IO端口地址分配

PC机I/O端口地址分配
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2. I/O端口地址分配
PC机I/O端口地址分配
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2. I/O端口地址分配
PC机I/O端口地址分配
2. I/O端口地址分配
PC机I/O端口地址分配
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2. I/O端口地址分配
PC机I/O端口地址分配
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2. I/O端口地址分配
PC机I/O端口地址分配
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2. I/O端口地址分配
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I/O端口及其编址方式
CPU给每个寄存器分配了一个地址（端 口）。 CPU在访问这些寄存器时，只需指明它 们的端口，不需指出是什么寄存器。 CPU在控制I/O设备时，只需指明与该设 备相关的端口 。 通常所说的I/O操作，是对I/O端口的操 作，而不是对I/O设备的操作，即CPU所访 问的是与I/O设备相关的端口，而不是I/O 设备本身。
I/O端口地址译码技术
CPU对多个外设进行控制时，是分时进行的， 即在某一时刻仅对一个外设进行控制，对外设的选 择是接口的重要部分，外设选择实际上就是端口寻 址。 I/O端口地址译码电路就是用来对外设进行选择
1.
I/O端口及其编址方式
一、I/O端口和I/O操作
二、端口地址编址方式
三、独立编址方式的端口访问
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2. I/O端口地址分配
PC机I/O端口地址分配 如何了解微机系统中已经使用了哪些端口地址？

可以通过Windows系统中“控制面板”中的系 统程序查看I/O端口的分配。
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2. I/O端口地址分配
PC机I/O端口地址分配
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2. I/O端口地址分配
PC机I/O端口地址分配
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2. I/O端口地址分配
PC机I/O端口地址分配
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2. I/O端口地址分配
PC机I/O端口地址分配
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2. I/O端口地址分配
三、I/O端口地址选用的原则 1、凡是被系统配置两个占用了的地址，和
已保留的地址不能使用。 2、可使用300~31FH地址，是IBM-PC留作 实验卡用的，用户可以使用。
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3.
I/O端口地址译码
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2. I/O端口地址分配
二、I/O端口地址分配 PC机的I/O地址线只用了低10根A9~A0 （高6位未用）。 故地此范围0000H~03FFH
（210=1024=1K个端口）
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2. I/O端口地址分配
PC机I/O端口地址分配
在Intel系列微机系统中采用I/O独立编址方式。I/O操作 只使用20根地址线中的16根A15~A0，可寻址的I/O端口 数为64K(65536)个。 I/O地址范围为0000H~FFFFH。在 IBM-PC机中只使用了1024个I/O端口地址(0~3FFH)。 在目前的微型计算机系统中，系统为主板保留了1024 个端口，分配了最低端的1024个地址(0000H~03FFH)。 1K以上的地址(0400H~FFFFH)作为用户扩展使用。用户 在设计扩展接口时，应注意不能使用系统已经占用的地址。
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I/O端口及其编址方式
3）使用专门的信号来区分CPU是访问存储器 地址总线上是一个有 还是访问I/O端口。
效的I/O端口地址
8086CPU用 M/IO
{
IN，OUT指令时，M/IO=0 执行访问内存指令时，M/IO=1
地址总线上传送的是一 个访问内存的地址
4）I/O端口地址和存储器地址可以重叠， 不会混淆。
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1
I/O端口及其编址方式
2、间接方式 ：
把端口地址放在DX寄存器中，对该端口进行读写 输入： IN AL, DX 输出： OUT DX, AL
当端口地址大于255时，采用该方式，且间址寄 存器只能用DX，最多可寻址216 =64K个端口。
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2.
I/O端口地址分配
不同的微机系统其I/O端口地址的分配是不同的。 每一个外设都要占用一定的I/O地址空间。 要把新的I/O设备加入到系统中。 以IBM-PC系统为例来分析I/O端口地址分配情况。
22Leabharlann 2.I/O端口地址分配
一、I/O接口硬件分类
分两类： 1、系统板上的I/O芯片：大多数是可编程的大规 模集成电路，如定时/计数器，中断控制器，DMA控 制器，并行接口等。 2、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、串行通信卡等。
FFFFH
IBM PC 系列，Intel 80x86 系列微机 Z80 系列机、大型机
I/O端口地址空间不占用存储器地址空间， 二者的地址空间相互独立完全分开，两者各自有一套独立的地址空间，相互 不会影响。
存储器 FFFFFH 以80x86为例
Port 65535
PC系列机采用独立编址方式
Port 255
将来自于地址总线上的地址代码翻译为所 需要访问的端口（寄存器）
一、I/O地址译码电路工作原理及作用 二、I/O地址译码方法 三、I/O端口地址译码电路设计
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补充： 常用逻辑符号
名称 非门 或门 与门 或非门 与非门 异或门 异或非门
国外流行符号
A A B A B A B Y Y Y Y
国标符号
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分为(I/O指令中端口地址的宽度)： 直接方式（单字节地址） 间接方式（双字节地址）。
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I/O端口及其编址方式
输入指令完成外设数据输入 IN AL, PORT （字节输入） 直接 IN AX, PORT （字输入） IN AL, DX （字节输入） 间接 IN AX, DX （字输入） 输出指令完成外设数据输出 OUT PORT, AL （字节输出） 直接 OUT PORT, AX （字输出） （字节输出） 间接 OUT DX, AL OUT DX, AX （字输出）
1
I/O端口及其编址方式
3）能给I/O端口有较大的编址空间，这对大型控 制系统和数据通信系统是很有意义的。
缺点：
• 端口占用了存储器的地址空间，使存储器容量减小。 • 指令长度比专门I/O指令要长，执行时间较长，降低 了数据交换速度，I/O程序不易读。
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I/O端口及其编址方式
2、独立编址
{
I/O端口
≥1
表达式 Y=A Y=A+B Y=A•B Y=A+B
&
≥1
A B
A B A B
Y
Y
&
=1 =1
Y=A•B
Y=A + B Y=A + B
43
Y
●
CPU给每个寄存器分配了一个地址
● CPU在访问这些寄存器时，只需指明它们的端口
●
CPU在控制I/O设备时，只需指明与该设备相关的端口
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I/O端口及其编址方式
I/O端口访问—— CPU对I/O端口读/写。 通常所说的CPU从端口读数据或向端口写数 据仅仅是指I/O端口与CPU累加器之间的数据传送， 并未涉及数据是否传送到存储器(RAM)的问题。 当要求输入时，将端口的数据传送到存储器， 除了把数据读入CPU的累加器外，还要将累加器 中的数据再传送到内存。或者输出时，数据从存 储器先送到CPU的累加器，再从累加器传送到I/O 端口。
07FFFH
00000H
0000H
1MB
Port 3 Port 2 Port 1 Port 0 64KB
Port 1(16位) Port 0 (32位) Port 0(16位)
1
I/O端口及其编址方式
特点 1）端口地址不占用存储器空间,需独立的I/O 端口地址 译码电路选取I/O端口。 2）需要用专门的I/O指令（IN，OUT）对端口进行操 作，I/O指令短，执行速度快。由于I/O指令和存储 器访问指令有明显的区别，从而使I/O程序便于阅 读，层次清晰。
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I/O端口及其编址方式
一、I/O端口和I/O操作
端口（port）是接口电路中能被CPU直接访问 的寄存器的地址。 CPU通过这些地址（端口）向接口电路中的寄 存器发送命令、读取状态和传送数据。 一个接口可以有几个端口
{
命令口（命令寄存器）--------写口 状态口（状态寄存器）--------读口 数据口（数据寄存器）--------读、写
1
I/O端口及其编址方式 统一编址：
FFFFFH
存储器
Port 65535
总共1M字节
I/O与存储器单元 在同一地址空间
其中64K个I/O端口
I/O
F0000H EFFFFH
Port 3 Port 2 Port 1 Port 0
M
00000H
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I/O端口及其编址方式
优点：
1）不需设置专门的I/O指令，凡对存储器可使用的 指令（即所有访问内存指令）均可用于对端口 的访问，不需要单独的I/O 端口地址译码电路。 2）可采用丰富的访存指令操作I/O单元。由于访问 内存指令类型多、功能齐全，用这些指令访问 I/O设备，不仅使输入/输出操作灵活、方便，而 且还可直接对端口内容进一步进行算术逻辑运算、 移位等。
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I/O端口及其编址方式
端口地址是一种重要资源
PC机I/O端口地址分配
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I/O端口及其编址方式
二. 端口地址编址方式
1、统一编址（存储器映射方式）
{
Motorola68、 65系列 Apple系列、 小型机
将存储器空间划出一部分给I/O设备，把I/O接口中的 每一个接口当作存储单元一样进行访问，每一个端口占用 一个存储单元地址。
缺点：I/O指令功能简单、类型少，使I/O操作受到 限制，要用专门信号区分访问内存还是访问I/O端 口。