CPU和外设数据传送方式
7.3 CPU与外设之间的数据传送方式
（3）连续方式 ）
连续操作方式是指在数据块传送的整个过程中， 连续操作方式是指在数据块传送的整个过程中，不 请求是否撤消， 控制器始终控制着总线。 管DMA请求是否撤消，DMA控制器始终控制着总线。 请求是否撤消 控制器始终控制着总线 除非传送结束或检索到“匹配字节” 除非传送结束或检索到“匹配字节”，才把总线控制 权交回CPU。在传送过程中，当DMA请求失效时， 请求失效时， 权交回 。在传送过程中， 请求失效时 DMA控制器将等待它变为有效，却并不释放总线。 控制器将等待它变为有效， 控制器将等待它变为有效 却并不释放总线。
返 回
例
如图7-3-6所示，试编程实现将48000H 所示，试编程实现将 如图 所示 为首地址的顺序100个单元的数据，利用 个单元的数据， 为首地址的顺序 个单元的数据 查询方式输出到外设。 查询方式输出到外设。
程序如下： 程序如下： START: MOV AX, 4000H MOV DS, AX MOV SI, 8000H MOV CX, 100 GOON: MOV DX, 00F1H WAIT: IN AL, DX AND AL, 01H JZ WAIT MOV AL, [SI] MOV DX, 00F0H OUT DX, AL INC SI LOOP GOON RET
返 回
DMA控制器从CPU完全接管对总线的控制， DMA控制器从CPU完全接管对总线的控制，数据 控制器从CPU完全接管对总线的控制 交换不经过CPU 而直接在内存和I/O CPU， I/O设备之间 交换不经过CPU，而直接在内存和I/O设备之间 进行。 进行。 优点:传送速率很高， 优点:传送速率很高，这对高速度大批量数据传 送特别有用。 送特别有用。 缺点:要求设置DMA控制器，电路结构复杂， 缺点:要求设置DMA控制器，电路结构复杂，硬 DMA控制器 件开销大
微机原理及接口技术重点及例题
第一章思考题与习题：1．什么叫微处理器、微机？微机系统包含哪些部分？2 ．为什么计算机使用二进制计数制？3．CPU 在内部结构上由哪几部分组成？4 ．十六进制的基数或底数是。
5．将下列十进制数分别转换成十六进制、二进制、八进制数：563 6571 234 1286 ．将下列十进制小数转换成十六进制数（精确到小数点后4 位数）：0.359 0.30584 0.9563 0.1257．将1983.31510转换成十六进制数和二进制数。
8．将下列二进制数转换成十进制数、十六进制数和八进制数：（1）101011101.11011 （2 ）11100011001.011 （3 ）1011010101.00010100111 9．将下列十六进制数转换成十进制数和二进制数：AB7.E2 5C8.11FF DB32.64E10．判断下列带符号数的正负，并求出其绝对值（负数为补码）：10101100；01110001；11111111；10000001。
11．写出下列十进制数的原码、反码和补码（设字长为8 位）：+64 -64 +127 -128 3/5 -23/12712．已知下列补码，求真值X ：（1）[X]补=1000 0000（2 ）[X]补=1111 1111（3 ）[-X]补=1011011113．将下列各数转换成BCD 码：30D，127D，23D，010011101B，7FH14．用8421 BCD 码进行下列运算：43+99 45+19 15+3615．已知X =+25，Y =+33，X = -25，Y = -33，试求下列各式的值，并用其对应的真值进行验证：1 12 2（1）[X +Y ]补1 1（2 ）[X -Y ]补1 2（3 ）[X -Y ]补1 1（4 ）[X -Y ]补2 2（5 ）[X +Y ]补1 2（6 ）[X +Y ]补2 216．当两个正数相加时，补码溢出意味着什么？两个负数相加能产生溢出吗？试举例说明。
微机填空题
第一章1.接口是微处理器与外界的连接部分，是CPU与外界进行信息交换的中转站。
2.为了完成CPU与I/O设备之间的信息交换，通常在接口部件中需要传输三种信息，即数据信息、状态信息和控制信息。
3.数据信息形式可分为数字量、模拟量和开关量三种。
4.在接口电路中，按接口寄存器存放信息的物理意义来分，端口可分为数据端口、状态端口和控制端口三类。
5.端口地址译码的方法可分为固定式地址译码和可选式地址译码。
6.CPU与外设之间的数据传送方式可分为程序控制方式、中断传送方式和DMA传送方式三种。
7.程序控制方式是指输入/输入指令来控制信息传送，是软件的控制方式，根据程序控制的方法，可分为无条件传送方式和条件传送方式。
8.计算机在执行正常程序的过程中，当出现某些紧急情况、异常事件或其他请求时，处理器会暂时中断正在运行的程序，转去执行对紧急情况或其他请求的操作处理，处理完成后，CPU回到被中断程序的断点处接着继续执行，这个过程称为中断。
9.DMA是指外设与存储器或者存储器之间直接传输数据的方式。
10.接口技术的发展趋势是大规模和超大规模芯片，并向智能化、技术化、系列化和一体化方向发展。
11.用IN、OUT指令访问端口时，端口地址在一个字节范围内，用直接寻址，端口地址超过一个字节范围，用DX寄存器间址。
第二章1.总线是一组能为多个部件分时共享的公共信息传送线路，即系统之间、模块之间、芯片内部用来传递信息的信号线的集合。
分时和共享是总线的两个主要特征。
2.每一种总线都具有规范说明，一般包括：机械结构规范、时序规范、电子规范和功能结构规范。
3.在计算机系统中，总线按信息传送的方向，可分为单向总线和双向总线。
4.在计算机系统中，总线按传送信息的类型，总线可分为数据总线（传送数据）、地址总线（传送地址）和控制总线（传送控制信息）。
5.在计算机系统中，总线按数据在总线中是同时传送还是逐位传送，总线分为并行总线和串行总线数据的各位能同时传送的总线称为并行总线，数据需要逐位依次传送的总线称为串行总线。
第六章输入输出接口基础(CPU与外设之间的数据传输)
§6.1 接口的基本概念
3、什么是微机接口技术？
处理微机系统与外设间联系的技术 注意其软硬结合的特点 根据应用系统的需要，使用和构造相应的接 口电路，编制配套的接口程序，支持和连接 有关的设备
§6.1 接口的基本概念
4、接口的功能
⑴对I/O端口进行寻址，对送来的片选信号进行 识别；
(2)根据读/写信号决定当前进行的是输入操作还 是输出操作，对输入输出数据进行缓冲和锁存 输出接口有锁存环节；输入接口有缓冲环节 实际的电路常见： 输出锁存缓冲环节、输入锁存缓冲环节
对接口内部寄存器的寻址。
P279
§6.2 CPU与外设之间数据的传送方式
CPU与外设之间传输数据的控制方式通常有 三种： 程序方式:
• 无条件传送方式和有条件传送方式
中断方式 DMA方式
§6.2 CPU与外设之间数据的传送方式
一、程序方式 指用输入/输出指令，来控制信息传输
的方式，是一种软件控制方式，根据程序控 制的方法不同，又可以分为无条件传送方式 和条件传送方式。
输入数据寄存器：保存外设给CPU的数据 输出数据寄存器：保存CPU给外设的数据
⑵ 状态寄存器
保存外设或接口电路的状态
⑶ 控制寄存器
保存CPU给外设或接口电路的命令
§6.1 接口的基本概念
接口电路的外部特性 主要体现在引脚上，分成两侧信号 面向CPU一侧的信号：
用于与CPU连接 主要是数据、地址和控制信号
程序不易阅读（不易分 清访存和访问外设）
00000
I/O 部分
§6.1 接口的基本概念
独立编址方式
FFFFF
优点：
I/O端口的地址空间独立
内存 空间
控制和地址译码电路相对简单 FFFF I/O
微机原理与接口技术 复习
第一部分：基础知识一、选择题1．在下面关于微处理器的叙述中，错误的是( ) 。
A、微处理器是用超大规模集成电路制成的具有运算和控制功能的芯片B、一台计算机的CPU含有1个或多个微处理器C、寄存器由具有特殊用途的部分内存单元组成，是内存的一部分D、不同型号的CPU可能具有不同的机器指令2．若用MB作为PC机主存容量的计量单位，1MB等于( )字节。
A、210个字节B、220个字节C、230个字节D、240个字节3．80X86执行程序时，对存储器进行访问时，物理地址可由（）组合产生。
A、SS和IPB、CS和IPC、DS和IPD、CS和BP4．某处理器与内存进行数据交换的外部数据总线为32位，它属于（）。
A、8位处理器B、16位处理器C、32位处理器D、64位处理器5．在堆栈操作中，隐含使用的通用寄存器是（）。
A、AXB、BXC、SID、SP6．十进制负数–38的八位二进制补码是（）A、BB、BC、BD、B7．用8位的二进制数的补码形式表示一个带符号数，它能表示的整数范围是（）A、-127—+127B、-128—+128C、-127—+128D、-128—+127 8．标志寄存器FLAGS中存放两类标志，即（）。
A、符号标志、溢出标志B、控制标志、状态标志C、方向标志、进位标志D、零标志、奇偶标志9．下列有关指令指针寄存器的说法中，哪一个是正确的（）。
A、IP存放当前正在执行的指令在代码段中的偏移地址B、IP存放下一条将要执行的指令在代码段中的偏移地址C、IP存放当前正在执行的指令在存储器中的物理地址D、IP存放当前正在执行的指令在存储器中的段地址10．如果访问存储器时使用BP寻址，则默认的段寄存器是（）A、CSB、ESC、DSD、SS二、判断题1．SP的内容可以不指向堆栈的栈顶。
2．寄存器寻址其运算速度较低。
3．计算机的堆栈是一种特殊的数据存储区，数据存取采用先进先出的原则。
4．当运算结果各位全部为零时，标志ZF=0。
概述CPU与外设数据传送的方式DMA控制器
3．基地址和基字节数寄存器 每一个通道有一对16位的基地址和基字节数寄存 器，它们存放着与现行寄存器相联系的初始值。 4．命令寄存器 这是一个8位寄存器，用以控制8237的工作。命令 字的格式如图8-24所示。
5．模式寄存器 每一个通道有一个6位的模式寄存器以规定通道的 工作模式，如图8-26所示。 在编程时用最低两位来选择写入哪个通道的模式 寄存器。
状态信息和控制信息与数据是不同性质的信息， 必 须 要 分 别 传 送 。 但 在 大 部 分 微 型 机 中 （ 8086 也 如 此），只有通用的IN和OUT指令，因此，外设的状态 也必须作为一种数据输入；而CPU的控制命令也必须 作为一种数据输出。所以，一个外设往往要几个端口 地址，CPU寻址的是端口，而不是笼统的外设。
寄存器；在输出时，若外设已把上一个数据输出，输 出寄存器已空，由外设向CPU 发出中断请求，CPU就 暂停原执行的程序（ 即实现中断），转去执行输入或
输出操作（中断服务），待输入输出操作完成后即返 回，CPU再继续执行原来的程序。这样就可以大大提 高CPU的效率，而且允许CPU与外设（甚至多个外设） 同时工作。
2．块传送方式 在这种传送方式下，8237由DREQ启动后就连续 地传送数据，直至字节数计数器减到零产生TC
（Terminal Count），或者由外部输入有效的 EOP
信号来终结DMA传送。
3．请求传送方式 在这种工作方式下，8237可以进行连续的数据传 送。当出现以下三种情况之一时停止传送。 （1）字节数计数器减到0，发生TC；
这种查询输入方式的程序流程图，如图8-11所示。
2．查询式输出 同样的，在输出时CPU也必须了解外设的状态， 看外设是否有空（即外设不是正处在输出状态，或外 设的数据寄存器是空的，可以接收CPU输出的信息）， 若有空，则CPU执行输出指令，否则就等待。 查询式输出的程序流程图如图8-14所示。
CPU与外设之间的数据传送方式
；延时 ；控制脉冲数
2021年1月30日星期六
2.条件传送方式 条件传送方式又称程序查询方式或异步传送方式。当CPU与外设工
作不同步时，很难确保CPU在执行输入操作时，外设一定是“准备好” 的；而在执行输出操作时，外设一定是“空闲”的。这时，为保证数 据传送的正确进行，就需采用条件传送方式。
AND AL， 1111 1100b
sound:
XOR AL， 0000 0010b
OUT 61H，AL
MOV CX，DX
delay:
LOOP delay
DEC BX
JNZ sound
MOV AH，4CH
INT 21H
Code
ENDS
END start
；控制脉冲个数 ；控制脉冲周期
；读入61H端口数据 ；61H端口的D0为0，8253 输出1
2021年1月30日星期六
2）条件式输出 图1-14给出的是采用条件传送方式进行输出操作的接口电路。当
前输出设备空闲时，状态标志触发器清零。CPU输出数据时，先用输入 指令读取接口中的状态字，假设忙闲标志位BUSY接至数据线D7位，则 当D7=0时，表示输出设备空闲，此时CPU才执行输出指令，否则CPU必 须等待。执行输出指令时由端口选择信号、M/IO信号和写信号WR共同 产生的选通信号将数据总线上的数据打入接口中的数据锁存器，同时 将D触发器Q端置1，一方面为外设提供一个联络信号，通知外设将锁存 器锁存的数据取走；另一方面Q端与状态信息缓冲器的BUSY相对应使状 态寄存器的BUSY位置1，告诉CPU当前外设处于忙状态，从而阻止CPU输 出新的数据。当输出设备取走当前数据后，会向接口发出确认信号ACK， 使接口中D触发器Q端置0，从而使状态寄存器中的BUSY位清零，通知 CPU外设现已处在空闲状态，以便开始下一个数据输出过程。
汇编语言第六章
三．中断向量表
3. 设置或取出中断向量指令 (1) 设置中断向量指令 功能：把由AL指定的中断类型的中断向量DS：DX放入中
断向量表中。
（AH）= 25H
（AL）= 中断类型号
DS：DX = 中断向量 INT 21H
三．中断向量表
(2) 取出中断向量指令
功能：把AL中指定的中断类型的中断向量从中断
一、 WIN32编程基础
（2） 循环控制伪指令
格式：.WHILE 条件表达式 循环体 .ENDW 格式：.REPEAT 循环体 .UNTIL 条件表达式 格式：.CONTINUE 功能：终止本次循环， 开始下一次循环 格式：.BREAK 功能：退出当前循环
功能：实现循环结构
一、 WIN32编程基础
内中断的处理特点： ①中断类型号一般在指令中； ② 不受中断允许标志位IF的影响。
二、 中断源
2. 外中断 由外设控制器、协处理器等CPU以外的事件引起的中断， 称为外中断。 外中断的处理特点： ① 中断类型号由8259A提供，或由自制电路来提供；
② 受中断允许标志位IF的影响（IF=1，响应中断）。
个字节。
三．中断向量表
如：INT 4AH
中断向量地址 = 4AH*4 = 128H
DEBUG执行后， 用D命令查看： ―D0：0↙ … 执行INT 4AH时： IP=1805H CS=F000H IP F000： 1805 中断处理
0:128H
0:129H
05 18
0:12AH
0:12BH
00
F0 …
外设
二、 外设与主机传送的接口与信息
接口的组成：设备状态寄存器、设备控制寄存 器、数据寄存器。 I/O端口的地址空间：允许设置64K个8位端口 或32K个16位端口。 如：40H～43H时钟/定时器，60H～63H为 8255通讯芯片的接口。
计算机组成原理复习题
复习题1、CPU与外设之间的数据传送方式有程序控制方式、中断方式和DMA方式三种方式。
2、在中断服务程序中，进行中断处理之前，应先开中断，才允许中断嵌套，只有中断优先级更高的中断源请求中断，才能被响应。
3、一存储器芯片有13条地址引脚、8条数据引脚，请问该存储器芯片内有8K个字节单元。
4、某种存储器芯片有12条地址引脚、4条数据引脚，若要利用此类芯为某系统扩展16K*8位存储器，请问需要8片这样的存储器芯片。
5、具有电可擦除的只读存储器是_E2PROM_。
6、假定某数x=－01001010B，在计算机内部的表示为10110110，则该数所用的编码方法是_补码_。
7、在计算机系统中，多个系统部件之间信息传送的公共通路称为_总线_。
就其所传送的信息的性质而言，在公共通路上传送的信息包括_数据_、_地址_和_控制_信息。
8、用二进制代码表示的计算机语言称为_机器语言_，用助记符编写的语言称为_汇编语言_。
9、三级存储器系统是指_高速缓存_、_内存_、_外存_这三级。
10、一般而言，CPU至少有_程序计数器（PC）_、_指令寄存器（IR）_、_地址寄存器（MAR）_、_数据缓冲寄存器（MDR）_、_程序状态字寄存器（PSW）_和累加器六个寄存器。
11、补码加减法中，符号位作为数的一部分参加运算，符号位进位要丢掉。
12、X i Y i被称为进位产生函数，并以G i表示；X i+Y i称为进位传递函数，并以P i表示。
13、设n=16（不包括符号位），机器完成一次加和移位各需100ns，则原码一位乘最多需3200（16*200）ns，补码Booth算法最多需3300（16*200+100） ns。
14、设浮点数阶码为8位（含1位阶符），用移码表示，尾数为24位（含1位数符），用补码规格化表示，则对应其最大正数的机器数形式为(8个1)0(23个1) 真值为2127×(1-2-23)（十进制表示）；对应其绝对值最小负数的机器数形式(8个0)11(22个0)真值为(-1/2)×2-128（十进制表示）。
微型计算机原理作业第五章 习题与思考题
第五章习题与思考题典型例题解析例5-1 计算机输入/输出控制方式有哪几种?各有什么特点?答：CPU与外设进行数据传送，系统中对数据传送的控制方式一般分为四种：①程序控制方式，程序控制方式是指CPU与外设间的数据传送是在程序的控制下完成的一种数据传送方式，这种方式又分为无条件传送和条件传送二种。
在这种I/O方式中，程序设计简单，硬件软件较省，但费时，CPU效率较低，实时性差，主要用于中低速外设和实时性要求不高的场合。
②中断控制方式，中断控制方式是指利用中断技术控制CPU与外设进行数据传送的一种方式。
这种方式实时性好，不需要反复查询等待，减少了CPU等待时间，CPU与外设可并行工作，但这种方式需要进行现场保护及恢复等工作，仍花费CPU时间。
③DMA方式，DMA方式是指由专门硬件控制，不需CPU介入，直接由存储器与外设进行数据传送的方式。
这种方式不需CPU介入，减少了CPU的开销，能实现高速的数据块传送，提高了效率。
但这种方式增加了硬件开销，提高了系统的成本。
④IOP方式，IOP方式是指由输入/输出协处理器IOP控制数据传送的方式。
这种控制方式由于输入/输出协处理器具有单独的指令系统，因此能在数据传送时，同时进行数据处理，数据传送支持DMA方式，因此传送速度快而且不须CPU介入，CPU与IOP可并行工作，效率高。
这四种方式中，程序控制方式和中断方式属于软件控制方式，DMA方式和IOP方式属于硬件方式。
例5-2 试述I/O端口两种编址方法的特点与区别。
..答：I/O端口的编址方法有二种：即I/O端口单独编址方式和I/O端口与存储器单元统一编址方式。
I/O端口与内存单元地址统一编址方式是将I/O端口地址与内存地址统一安排在内存的地址空间中，即把内存的一部分地址分配给I/O端口，由I/O端口来占用这部分地址。
这种方式控制逻辑较简单，I/O端口数目不受限制，所有访问存储器的指令都可用于I/O端口，指令丰富，功能强。
单片机第四章答案
第四章习题与思考答案4-3外设端口有哪两种编址方法？各有什么特点？答：微型计算机对 I/O 端口进行编址的方式有两种：单独编址和统一编址。
1．外设端口单独编址特点：(1) 需要专用 I/O 指令，实现 CPU 和外设间数据传送。
(2)I/O端口地址的独立。
2．外设端口与存储器统一编址特点： (1) 无需专用 I/O 指令(2)I/O端口地址是内存地址中的一部分。
4-4 I/O 数据有哪四种传送方式？各有什么特点？CPU 与外设之间的数据传送方式有无条件传输方式、查询方式、中断方式和 DMA 方式。
1．无条件传输方式无条件传送又称为同步传送或直接传送方式。
CPU 在与外设进行数据交换时，外设随时处于准备好的状态，这样 CPU 不必查询外设的状态，也不必等待，而是直接进行数据的输入输出。
2．查询传输方式查询传输方式也称为异步传输、条件传输方式。
采用查询方式时， CPU 每次与外设进行数据传输前，都要先读取状态端口的信息，查询外设是否准备就绪，只有在外设处于“就绪”状态时，才能向外设的数据端口发送数据或从其中读取数据，如果外设未就绪，就需要 CPU 原地循环等待外设完成准备工作，所以 CPU 的工作效率不高。
3．中断传输方式在中断传输方式中，以外设为主动方，每次外设准备好就可以向 CPU 发出一次中断请求，使 CPU 暂停当前正在执行的程序，转去与外设进行一次数据传输工作，当完成了本次数据的输入或输出后，再回到原先被打断的地方继续执行原来的程序。
中断方式可以大大提高 CPU 的效率和系统的实时性。
4． DMA 方式DMA 方式即直接存储器存取方式，是一种在DMA控制器的控制下实现的外设与存储器之间的直接数据传输方式。
在整个DMA 传输过程中，是不需要 CPU 参与的，完全是通过硬件逻辑电路用固定的顺序发地址和读写信号来实现的，数据不需要经过 CPU 而是在外设和存储器之间高速传输。
4-5 8051 内部的并行I/O 口有哪些？各有什么功能？1．P0 口P0 口的第一功能是作为通用I/O 口使用。
CPU与外设之间的数据传送方式
科学、政治、文化、经济、心理、哲学在微型计算机系统中，CPU与外设之间的数据传送方式主要有程序传送方式、中断传送方式和直接存储器存取(DMA)传送方式，分别介绍如下。
7.2.1 程序传送方式程序传送方式是指直接在程序控制下进行数据的输入/输出操作。
程序查询方式分为无条件传送方式和查询方式（条件传送方式）两种。
一．无条件传送方式微机系统中的一些简单的外设，如开关、继电器、数码管、发光二极管等，在它们工作时，可以认为输入设备已随时准备好向CPU提供数据，而输出设备也随时准备好接收CPU送来的数据，这样，在CPU需要同外设交换信息时，就能够用IN或OUT指令直接对这些外设进行输入/输出操作。
由于在这种方式下CPU对外设进行输入/输出操作时无需考虑外设的状态，故称之为无条件传送方式。
对于简单外设，若采用无条件传送方式，其接口电路也很简单。
如简单外设作为输入设备时，输入数据保持时间相对于CPU的处理时间要长得多，所以可直接使用三态缓冲器和数据总线相连，如图7.5（a）所示()。
当执行输入的指令时，读信号RD有效，选择信号M/IO处于低电平，因而三态缓冲器被选通，使其中早已准备好的输入数据送到数据总线上，再到达CPU。
所以要求CPU在执行输入指令时，外设的数据是准备好的，即数据已经存入三态缓冲器中。
简单外设为输出设备时，由于外设取数的速度比较慢，要求CPU送出的数据在接口电路的输出端保持一段时间，所以一般都需要锁存器，如图7.5（b）所示。
CPU执行输出指令时，M/IO和WR信号有效，于是，接口中的输出锁存器被选中，CPU输出的信息经过数据总线送入输出锁存器中，输出锁存器保持这个数据，直到外设取走。
无条件传送方式下，程序设计和接口电路都很简单，但是为了保证每一次数据传送时外设都能处于就绪状态，传送不能太频繁。
对少量的数据传送来说，无条件传送方式是最经济实用的一种传送方法。
二．查询传送方式查询传送也称为条件传送，是指在执行输入指令（IN）或输出指令（OUT）前，要先查询相应设备的状态，当输入设备处于准备好状态、输出设备处于空闲状态时，CPU才执行输入/输出指令与外设交换信息。
数据传送的控制方式
数据传送的控制方式程序控制的数据传送分为无条件传送、查询传送和中断传送，这类传送方式的特点是以CPU为中心，数据传送的控制来自CPU，通过预先编制好的输入或输出程序（传送指令和I／O指令）实现数据的传送。
这种传送方式的数据传送速度较低，传送路径要经过CPU内部的寄存器，同时数据的输入输出的响应也较慢。
一、无条件传送方式又称“同步传送方式”。
主要用于外设的定时是固定的并且是已知的场合，外设必须在微处理器限定的指令时间内准备就绪，并完成数据的接收或发送。
通常采用的办法是：把I／O指令插入到程序中，当程序执行到该I／O指令时，外设必定已为传送数据作好准备，于是在此指令时间内完成数据传送任务。
无条件传送是最简便的传送方式，它所需的硬件和软件都较少。
二、查询传送方式无条件传送对于那些总是准备好的外设来说是比较适用的，但是，还有许多外设并不是总是准备好的。
当CPU与这类外设进行数据交换，经常采用程序查询方式。
查询方式传送数据的过程如下：1、如果CPU要从外设接收一个数据，CPU首先查询外设的状态，看外设数据是否准备好，若没有准备好，则等待；若外设已将数据准备好，则CPU由外设读取数据。
2、接收数据后，CPU向外设发响应信号，表示数据已被接收。
外设收到响应信号之后，即可开始下一个数据的准备工作。
3、当CPU需要向外设输出一个数据，同样，CPU首先查询外设的状态，看其是否空闲。
若正忙，则等待；若外设准备就绪，处于空闲状态，则CPU向外设送出数据和输出就绪信号，外设接收数据后，向CPU发出数据已收到的状态信息，这样，就完成了一个数据的输出过程。
在条件查询方式下，CPU在与外设打交道时，必须采样READY信号。
（1）查询方式◆从硬件上来说，必须有两个端口，状态端口，数据端口。
◆从软件上来说，必须有查询循环。
（2）查询传送的缺点不能对外设进行及时的数据交换，这对许多实时性要求较高的外设来说，就可能造成丢失数据。
三、中断传送方式无条件传送和查询传送的缺点是CPU和外设只能串行工作，各外设之间也只能串行工作。
CPU与外设之间的数据传送方式
科学、政治、文化、经济、心理、哲学在微型计算机系统中，CPU与外设之间的数据传送方式主要有程序传送方式、中断传送方式和直接存储器存取(DMA)传送方式，分别介绍如下。
7.2.1 程序传送方式程序传送方式是指直接在程序控制下进行数据的输入/输出操作。
程序查询方式分为无条件传送方式和查询方式（条件传送方式）两种。
一．无条件传送方式微机系统中的一些简单的外设，如开关、继电器、数码管、发光二极管等，在它们工作时，可以认为输入设备已随时准备好向CPU提供数据，而输出设备也随时准备好接收CPU送来的数据，这样，在CPU需要同外设交换信息时，就能够用IN或OUT指令直接对这些外设进行输入/输出操作。
由于在这种方式下CPU对外设进行输入/输出操作时无需考虑外设的状态，故称之为无条件传送方式。
对于简单外设，若采用无条件传送方式，其接口电路也很简单。
如简单外设作为输入设备时，输入数据保持时间相对于CPU的处理时间要长得多，所以可直接使用三态缓冲器和数据总线相连，如图7.5（a）所示()。
当执行输入的指令时，读信号RD有效，选择信号M/IO处于低电平，因而三态缓冲器被选通，使其中早已准备好的输入数据送到数据总线上，再到达CPU。
所以要求CPU在执行输入指令时，外设的数据是准备好的，即数据已经存入三态缓冲器中。
简单外设为输出设备时，由于外设取数的速度比较慢，要求CPU送出的数据在接口电路的输出端保持一段时间，所以一般都需要锁存器，如图7.5（b）所示。
CPU执行输出指令时，M/IO和WR信号有效，于是，接口中的输出锁存器被选中，CPU输出的信息经过数据总线送入输出锁存器中，输出锁存器保持这个数据，直到外设取走。
无条件传送方式下，程序设计和接口电路都很简单，但是为了保证每一次数据传送时外设都能处于就绪状态，传送不能太频繁。
对少量的数据传送来说，无条件传送方式是最经济实用的一种传送方法。
二．查询传送方式查询传送也称为条件传送，是指在执行输入指令（IN）或输出指令（OUT）前，要先查询相应设备的状态，当输入设备处于准备好状态、输出设备处于空闲状态时，CPU才执行输入/输出指令与外设交换信息。
cpu与外部设备之间的数据传送方式
cpu和外部设备的传递方式——打开数据之
门
为了让电脑更加高效地工作，cpu需配合各种外部设备完成数据传输。
那么它们之间数据是如何传递的呢？
一、直接存储器访问（dma）：
这种传输方式，外部设备不必等待cpu的处理，而是直接访问内存，将数据存储在指定的内存地址中。
cpu在完成任务后再通过dma控制器取回数据，避免了cpu与外部设备的等待时间，提高了工作效率。
二、中断机制：
外设向cpu发出中断请求，cpu在收到请求后立即暂停当前运行的程序，转而去执行中断处理程序。
在处理完中断请求后，cpu再恢复程序，继续执行之前的任务。
这种传输方式适用于需要及时响应的设备，如鼠标键盘等。
三、I/O端口访问：
通过i/o端口访问的方式，cpu与外部设备通过专用的输入输出端口进行数据传输。
这种方式的数据传输速度相比其他传输方式较慢，
但却是一种简单易实现的方式，适用于普通的输入输出设备。
以上三个方式是cpu与外部设备进行数据传输的主要方式。
正确
选择合适的数据传输方式，可大大提高电脑的工作效率和用户的体验。
cpu与外围设备的基本通信方式
CPU与外围设备的基本通信方式有程序方式、中断方式和DMA方式。
在程序传送方式中，数据由CPU通过程序进行读写。
这种方式又可以分为无条件传送方式和条件传送方式。
无条件传送方式通常用在CPU与外设之间数据传送不太频繁的情况下。
中断控制方式则是当程序常规运行中，若外部有优先级更高的事件出现，则通过中断请求通知CPU。
CPU再读取状态寄存器确定事件的种类，以便执行不同的分支处理。
这种方式的优点在于CPU效率高且实时性好。
直接存储器存取(DMA)控制方式是一种硬件（DMA控制器）直接在内存和IO之间完成数据传送的方式，而CPU只在开始时将控制权暂时交予DMA，直到数据传输结束。
这种方式的传送速度比通过CPU快，尤其是在批量传送时效率很高。
CPU和外设之间的数据传送方式有哪几种实际选择某种传输
CPU与外设之间的数据传送方式有哪几种？实际选择某种传输方式时，主要依据是什么？CPU与外设之间的数据传输有以下三种方式：程序方式、中断方式、DMA方式。
其中程序方式又可分为无条件传送方式与条件传送方式两种方式。
在CPU外设传送数据不太频繁的情况下一般采用无条件传送方式。
在CPU用于传输数据的时间较长且外设数目不多时采用条件传送方式。
在实时系统以及多个外设的系统中，为了提高CPU的效率与使系统具有实时性能，采用中断传送方式。
如I/O设备的数据传输效率较高，那么CPU与这样的外设进行数据传输是，即使尽量压缩程序查询方式与中断方式中的非数据传输时间，也仍然不能满足要求。
这是因为在这两种方式下，还存在另外一个影响速度的原因，即它们都是按字节或字来进行传输的。
为了解决这个问题，实现按数据块传输，就需要改变传输方式，这就是直接存储器传输方式，即DMA方式。
在查询方式、中断方式与DMA方式中，分别用什么方法启动数据传输过程？在查询方式下，是通过程序来检测接口中状态寄存器中的"准备好"（READY）位，以确定当前是否可以进行数据传输的；在中断方式下，当接口中已经有数据要往CPU输入或者准备好接收数据时，接口会向CPU发一个外部中断请求，CPU在得到中断请求后，如果响应中断，便通过运行中断处理程序来实现输入/输出；在DMA方式下，外设要求传输数据时，接口会向DMA 控制器发DMA请求信号，DMA控制器转而往CPU发送一个总线请求信号，以请求得到总线控制权，如果得到DMA允许，那么，就可以在没有CPU参预的情况下实现DMA传输。
CPU与输入/输出设备之间传送的信息有哪几类？CPU与输入/输出设备之间传送的信息有以下几类：数据信息、状态信息、控制信息。
什么叫端口？通常有哪几类端口？计算机对I/O端口编址时通常采用哪两种方法？在8086/8088系统中，用哪种方法对I/O 端口进行编址？CPU与外设进行数据传输时，各类信息在接口中进入不同的寄存器，一般称这些寄存器为端口。
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协处理器
0F0~0FFH
表2.2扩展槽上接口控制卡的端口地址
2.2 I/0接口名称
游戏控制卡
I/O端口地址分配2端0口0～地2址0FH并行口控制卡130～37FH并行口控制卡2
270～27FH
串行口控制卡1
3F8～3FFH
串行口控制卡2
2F0～2FFH
原型插件板（用户可用）
300～31FH
同步通信卡1
4.2 I/O接口中的I/O端口
一. I/O端口
I/O接口通常包含一组能够与处理器交换信息的寄存器，称为I/O 端口寄存器，简称为I/O端口。
（ 接口中可寻址并进行读写的寄存器。）
接口电路 数据缓冲器
数据端口
数据线
读/写/中断 控制逻辑
端口 地址 译码
控制端口 状态端口
外部 控制线
状态线
设备
数据总线 控制总线 地址总线
2外部设备特点
（1）品种繁多。
（2）工作速度一般比CPU慢，且速度的分布 也相当宽。
（3）信号类型与信息格式多样化。
1 I/O接口(Interface)
I/O接口是一电子电路(以IC芯片或接口板形式出 现 )，其内有若干专用寄存器和相应的控制逻辑电路构 成。它是CPU和I/O设备之间交换信息的媒介和桥梁。
AB
CPU
DB
I/O
接
CB 口
端口 数据 控制 状态
I/O 设备
4.1 I/O接口的基本功能
•速度匹配(Buffer)
对传送数据提供缓冲，以消除计算机与外设在 “定时”或数据处理速度上的差异
•信号形式匹配
A/D、D/A；串/并 、并/串
•信号电平和驱动能力
电平转换、增加驱动能力
•信息格式 •时序匹配
FFFFFH
I/O地址 1MB
• 8088/8086 CPU的I/O编址方式
– 采用I/O独立编址方式 – 最小模式下，通过控制总线中的 M/IO 来区分访问存储器还是IO
端口； 最大模式下通过控制总线 MEMR、MEMW 、 IOR 、 IOW 区分访问存储器还是IO端口； – I/O操作只使用20根地址线中的16根： A15 ～ A0 I/O地址范围为0～FFFFH – IBM PC只使用了1024个I/O地址(0～3FFH)
– 缺点
• 内存可用地址空间 减小
地址空间(共1MB)
0
EFFFFH F0000H
FFFFFH
内存地址 (960KB)
I/O地址 (64KB)
• 2. 独立编址
– 外设地址空间和内存地址空间相互独立。 – 优点：内存地址空间不受I/O编址的影响 – 缺点：I/O指令功能较弱
0 FFFFFH
0
内存地址 1MB
3A0～3AFH
同步通信卡2
380～38FH
单显MDA
3B0～3BFH
彩显CGA
3D0～3DFH
彩显EGA/VGA
3C0～3CFH
硬驱控制卡
1F0～1FFH
软驱控制卡
3F0～3F7H
PC网卡
360～36FH
三、I/O地址空间的选用 ①凡是被系统配置占用了的地址一律不能使
用；
②未被占用的地址，用户可以使用，但申明 保留的地址，不要使用。
1. 一个外设与CPU交换信息往往需要几个端口：
数据端口 存放数据信息
控制端口 存放控制命令
状态端口 存放状态信息，即反映外设当前工作状态的信息
2. CPU对外设的访问实际上是通过对I/O端口的访问来 实现的。
CPU对外设的各种操作（向外设发出控制命令、查询外设的状态 向外设输出数据、从外设获得数据），均归结为对接口电路中各 端口的读/写操作（IN/OUT指令）。 状态信息与控制信息可以广义地看作数据信息， 通过数据总线传送。
MEMR、MEMW
8 0
A19-A0
存储器
8
6 总 线
IOR、IOW 、AEN A9-A0
输入/输出
在接口电路的设计中，可把几个端口设计为相同 的端口地址：
（1）对数据输入端口只进行读操作（IN），对 数据输出端口仅进行写操作（OUT），因此，数 据输入端口和数据输出端口可使用相同的地址， 接口电路用读写控制信号来区分。
表2.1 系统板上接口芯片的端口地址
I/O芯片名称
端口地址
DMA控制器1
000~01FH
DMA控制器2
0C0~0DFH
DMA页面寄存器
080~09FH
中断控制器1
020~03FH
中断控制器2
0A0~0BFH
定时器
040~05FH
并行接口芯片（键盘接口） 060~06FH
RT/CMOS RAM
070~07FH
③用户可使用300H~31FH地址。
4.4 输入输出的控制方式
• 主机与外设之间数据传送的控制方式有以下三种： – 程序方式 – 中断方式 – 直接存储器存取(DMA, Direct Memory Access)
程序传送方式
微型计算机系统硬件组成
处
系
系统总线BUS
理
统
器
总
子
线
系
形
统
成
存储器
I/O接口
地 址 总 线A B
数据总线DB 控制总线CB
I/O设备
图（3.1） 微型计算机的系统组成
问题：为什么存储器可以直接挂在系统总线上？ 而外设不能直接直接挂在系统总线上？
1存储器特点
（1）功能单一，品种有限 （2）速度与CPU匹配
键盘控制器等。
I/O扩展槽上的接口控制卡 由若干个集成电路按一定的逻辑组成的一个部件。 如软驱卡、硬驱卡、图形卡、声卡、打印卡、串行通信卡 等
I/O端口地址分配
PC微机I/O地址线可有16根，对应的 I/O端口编址可达64K字节，其端口地址译 码是采用部分译码法，即只使用了低10位地 址线一个A0~A9，故其I/O端口地址范围是 0000H~003FFH，总共只有1024个端口。
IN AL，80H OUT 80H，AL
（2）由于对状态端口只进行读操作（IN），对 控制端口仅进行写操作（OUT），因此，状态端 口和控制端口可使用相同的地址。
IN AL， 81H OUT 81H，AL
4.3 I/O接口硬件分类
I/O接口的硬件分成两类：
系统板上的I/O芯片
大多是可编程的大规模集成电路，完成相应的接口操作。 如定时/计数器、中断控制器、DMA控制器、并行接口、
二、I/O端口的编址方式
端口地址： 在微机系统中，每个端口分配有唯一的地址码，称之为端口地址：
I/O端口的编址方式
•I/O端口独立编址 •I/O端口与存储单元统一编址
• 1. 统一编址
– 把外设接口与内存 统一进行编址。各 占据统一地址空间 的不同部分。
– 优点
• 指令统一，灵活； • 访问控制信号统一。