输入输出接口

六．8086输入/输出指令
1. 输入指令
IN AL, PORT
IN AX, PORT
IN AL, DX
IN AX, DX
2. 输出指令
OUT PORT, AL
OUT PORT, AX
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OUT DX, AL
OUT DX, AX
计算机原理讲义
CPU与外设的连接
第5.2节 CPU与外设的连接
一．CPU与外设的一般接口电路
M/IO
BHE
输出
AD15~0 ALE
设备 WR
DT/R
DEN
READY
MOV DX, 0160H MOV AL, [BX] OUT DX, AL
[BX]中存放需要输出到 I/O接口的内容
CLK
A 15~0 BHE D 7~0 IOW
T1 T2 T3 T4 T1
地址
数据
I/O写周期时序 T1 T2 T3 T4 T1
M/IO RD WR INTR INTA NMI HOLD HLDA READY
BHE A～ A1196
地 址
HLDA 总
A～ A105
线
HLDA
D～ D105
数据 总线
CLK
M/IO BHE AD15~0
ALE WR DT/R DEN READY
控 制 总
CLK A 15~0
线
BHE
D 7~0
IOW
CS
三态 缓冲 器
OE
I/O 装置
接口 电路
MOV DX, 0160H IN AL, DX
若将IOR换作MEMR 则可使用 MOV AL, [160H]
计算机原理讲义
CPU与外设的数据传送方式
2. 无条件输出
D7 ～ D0 A15 A～1 A0 IOW
地址 译码 器 160H
CS
数据 锁存 器
CLK
某一位或某几位表示外设的状态。
输入状态 也叫问答式。如果外设工作情况无
不满足 条件
计算机原理讲义
I/O端口的编址
2. I/O端口独立编址
计算机单独给外设端口编址，I/O端口具有独立的地址空 间。计算机需用控制信号区分存储器空间和I/O端口空间 （例8086 CPU的M/IO）。
※ 优点 ✓ I/O空间较存储器空间小，地址线少，译码电路 相对简单。 ✓ 不占用存储器空间
※ 缺点 ✓ 要有专门输入输出指令，寻址方式少，不灵活
（START）、停止（STOP）或数据的选通（STB）等， 具体由外设的要求而定。 ③ 状态口 ✓ CPU通过状态口了解外设状态。如：
输入外设是否准备好（READY） 转换是否结束（EOC） 输出装置是否忙（BUSY） ✓ 控制信息和状态信息一般也由数据总线传送。
计算机原理讲义
CPU与外设的数据传送方式
接口功能
D15～D0 A15～A0
A0 BHE IOR IOW
三．接口的功能
数据口 状态口 控制口
I/O装置
➢ 数据缓冲：外设数据输入到总线时需要缓冲。 ➢ 数据锁存：总线数据输出到外设时的锁存，解决CPU
与外设速度不匹配问题。 ➢ 传输控制命令和状态信息：计算机与外设有时需使用
硬件握手。例如：计算机利用查询输出到打印机。 ➢ 信息转换：串并转换、数模转换、电平格式转换
RD
IOR
M/IO
WR
IOW
注：IBM PC/XT机实际只使用低10位数据线寻址I/O
端口，寻址1KB个端口。 计算机原理讲义
8086 I/O空间
⑤ 计算机系统中，多使用8位端口。8086系统的8位端口使 用数据线的低8位传送信息，所以端口地址的编址多为偶 地址。现代的计算机体系中，通过转换电路8位端口地址 可以连续编址。
计算机原理讲义
8086 I/O空间
五．8086 I/O空间
① 8086系统使用16根地址线（A15~A0）寻址I/O端口， 可寻址64KB个I/O端口；
② 偶地址端口数据使用低8位数据总线传送，奇地址端 口数据使用高8位数据总线传送；
③ 奇、偶地址端口的数据传送由BHE和A0控制；
④ I/O端口的读/写选通信号为IOR和IOW。
T1 T2 T3 T4 T1
地址
数据
I/O写周期时序 T1 T2 T3 T4 T1
地址 数据
I/O写周期时序
计算机原理讲义
CPU与外设的数据传送方式
（二）查询传送
传送数据之前，CPU需要检测外设的状态（即握手信号的
联络），只有外设条件满足时才传送数据，否则继续检测，
直到满足。
通常接口电路中用状态端口的
计算机原理讲义
I/O端口的编址
四．I/O端口的编址方式
1. I/O端口与存储器统一编址
把一个外设端口看作存储器的一个单元，占用存储器的 地址空间，利用对存储器的读写操作完成数据的输入和 输出。 ※ 优点
✓ 不需要专门的输入输出指令 ✓ 可使用全部对存储器操作的指令，指令数量多 ✓ 端口数量多 ※ 缺点 ✓ 占用存储器空间 ✓ 寻址时地址线数多,译码复杂
D15～D0
A15～A0 A0
BHE IOR IOW
（一）端口
数据口 状态口 控制口
I/O装置
① 数据口：用于完成数据的输入或输出。包括：
✓ 数字量 如用ASCII码表示的数和字符 ✓ 模拟量 如经DAC转换输出的电流 ✓ 开关量 如以一位二进制表示的量
计算机原理讲义
CPU与外设的连接
② 控制口 控制口为一个输出接口，用于控制外设的启动
（一）无条件传送
传送数据之前，CPU不需要检 测外设是否准备就绪，程序 中直接使用IN和OUT命令来 完成输入和输出。也叫注入 式或命令式。
1. 无条件输入
CLK
A15~0 BHE
D 7~0 IOR
T1 T2 T3 T4 T1
地址 数据
I/O读周期时序
D7～D0 A15～A1
A0 IOR
地址 译码 器 160H
输入/输出接口
第五章 输入输出接口
计算机原理讲义
基本概念
第5.1节 基本概念
一．外设
输入/输出设备是外部设备，简称外设。微机与外设之间 的信息交换称为输入和输出。
RAM ROM I/O接口
外设
CPU
二．接口
➢ 接口：外设与总线之间的中间环节，是计算机与外设 交换信息的控制电路。
➢ 端口：接口电路中可以被寻址访问的存储单元。可分 为数据端口、状态端口、控制端口。 计算机原理讲义
地址 数据
I/O写周期时序
计算机原理讲义
CPU与外设的数据传送方式
2. 无条件输出
BHE A～ A1196
ALE
+5
A～ ADD105
MN/MX
DT/R
DEN
8282
STB OE STB
8282
(2) OE
8286
DIR(2) OE
M/IO RD WR
INTR INTA
NMI HOLD HLDA
READY