数字量的输入输出控制方式
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典型的数字量输入/输出接口电路 CPU对数字量输入/输出的控制方式
一、典型的数字量输入/输出接口 电路
外部设备与CPU交换信息必须通过输入/ 输出接口电路。输入/输出的信息有数据、 状态和控制三类不同的信息，为了区别不 同类型的信息需设置不同的端口。
一个典型的数字量输入/输出接口 电路必须包括数据端口、状态端口和控 制端口。
上述的四种控制方式在一个微机系 统中可能全被选用在不同的信息传送过 程中，也可能只选用其中的二、三种。 这需根据不同的硬件结构及接口功能来 选择，应具体问题具体分析。
选择某个外设
选通不同端口
DB
AB
译
CPU
码
CB
器
数据端口 状态端口 控制端口
数据
状态 输入/输出 设备
控制
决定信息读写
典型的数字量输入/输出接口电路
二、CPU对数字量输入/输出的控制方式
同步传递方式、查询传递方式、中断控制方式和 直接存储器访问方式
（1）同步传递方式（无条件程序控制方式）
这种控制方式只适合于CPU与比较简单而且其 数据状态变化速度缓慢或变化速度是固定的外设交换 信息时采用。如：7段码显示、开关、隔离开关、断 路器、继电器、发光二极管等。
同步传递输出方式
（2）查询传递方式（条件传递方式）
一些数据变化不规则的外设，如果 传送数据时，CPU不与外设同步，则传送 数据便要出错，为此采用查询传送方 式。查询传送方式能使CPU能与各种速度 的外设配合工作。
查询的优点：在简化硬件接口的情况 下，传送数据更加准确，控制程序容易 编制。
缺点：CPU需要不断的查询外设的状 态，占用了CPU 的工作空间。
若外设要输入CPU的数据已准备
好，存放于寄存器中，或在输出
中断服务 时，若外设已把数据取走，即输 程序 出寄存器已空，则由外设向CPU
发出中断请求，CPU接到外设的
继续执行
申请后，若没有更重要的处理， CPU就暂停当前执行的程序（即
中断示意图
实现中断），转去执行输入或输 出操作（称中断服务），待输入
输 出
数据
锁 存 器
设
备
三
态
busy
缓
冲
器
outport
WD
译
数据总线
码
DB
器
inport RD
去地址总线DB0
地址 总线
AB
查询式输出接口电路
PO
准备输出数据
AWAIT
D7
读状态端口
D0 busy
busy？ 输出数据
busy=1，外设忙 busy=0,外设已空
查询式输出程序流图
（3）中断控制方式
CPU与外设传送数据时必须保证同 步，即执行输入命令时，外设一定是准 备好的，执行输出操作时，外设一定是 空的。
三 态 数据 缓 来自外设 冲 器
0
数据总线
地址译码器 地址总线 CPU
0
port1 0 RD
同步传递输入方式
数据总线
锁 数据 存 到外设 器
CE
地址译码器
来自
地址总线 CPU
port2 WD
或输出操作完成后即返回，CPU
再继续执行原来的程序。
（4）直接存储器访问方式
外设与内存之间，外设与外设之间 进行数据传送时，要经过CPU中转，这对 高速外设（如磁盘）在进行大批量数据 传送时，会造成中断次数过于频繁，这 不仅影响速度而且耗费大量CPU的时间， 故采用直接存储器访问方式。
由DMA来实现内存与外设，或外设与 外设之间的直接快速传送，减轻了CPU的 负担。
能提高CPU工作效率和及时处理 外设的请求，可与多个外设同时工 作。
中断：指CPU暂时中止其正在执行的 程序，转至执行请求中断的某个外部设 备或事件的服务、程序，待处理完毕后 再返回原来中止的程序顺序进行（程序 在执行过程中由于外界的原因而中间打 断的情况）称中断。
现行程序
当CPU需要与外设交换信息时，
适用于CPU与单个或较少外设交换信息。
三
输
态
入
缓
CPU之数据总线DB
设
冲
备
器
DB0
1
RD
三
地
态
port1 址
地址
缓
译
总线
冲
码
ABபைடு நூலகம்
器
2
port2
RD
查询式输入接口电路
ATEST 输入状态信息
D0
状态端口 port2
准备好？ 输入数据
ready
8位数据
状态端口 port1
ready=1，外设准备好
查询式输入程序流图
一、典型的数字量输入/输出接口 电路
外部设备与CPU交换信息必须通过输入/ 输出接口电路。输入/输出的信息有数据、 状态和控制三类不同的信息，为了区别不 同类型的信息需设置不同的端口。
一个典型的数字量输入/输出接口 电路必须包括数据端口、状态端口和控 制端口。
上述的四种控制方式在一个微机系 统中可能全被选用在不同的信息传送过 程中，也可能只选用其中的二、三种。 这需根据不同的硬件结构及接口功能来 选择，应具体问题具体分析。
选择某个外设
选通不同端口
DB
AB
译
CPU
码
CB
器
数据端口 状态端口 控制端口
数据
状态 输入/输出 设备
控制
决定信息读写
典型的数字量输入/输出接口电路
二、CPU对数字量输入/输出的控制方式
同步传递方式、查询传递方式、中断控制方式和 直接存储器访问方式
（1）同步传递方式（无条件程序控制方式）
这种控制方式只适合于CPU与比较简单而且其 数据状态变化速度缓慢或变化速度是固定的外设交换 信息时采用。如：7段码显示、开关、隔离开关、断 路器、继电器、发光二极管等。
同步传递输出方式
（2）查询传递方式（条件传递方式）
一些数据变化不规则的外设，如果 传送数据时，CPU不与外设同步，则传送 数据便要出错，为此采用查询传送方 式。查询传送方式能使CPU能与各种速度 的外设配合工作。
查询的优点：在简化硬件接口的情况 下，传送数据更加准确，控制程序容易 编制。
缺点：CPU需要不断的查询外设的状 态，占用了CPU 的工作空间。
若外设要输入CPU的数据已准备
好，存放于寄存器中，或在输出
中断服务 时，若外设已把数据取走，即输 程序 出寄存器已空，则由外设向CPU
发出中断请求，CPU接到外设的
继续执行
申请后，若没有更重要的处理， CPU就暂停当前执行的程序（即
中断示意图
实现中断），转去执行输入或输 出操作（称中断服务），待输入
输 出
数据
锁 存 器
设
备
三
态
busy
缓
冲
器
outport
WD
译
数据总线
码
DB
器
inport RD
去地址总线DB0
地址 总线
AB
查询式输出接口电路
PO
准备输出数据
AWAIT
D7
读状态端口
D0 busy
busy？ 输出数据
busy=1，外设忙 busy=0,外设已空
查询式输出程序流图
（3）中断控制方式
CPU与外设传送数据时必须保证同 步，即执行输入命令时，外设一定是准 备好的，执行输出操作时，外设一定是 空的。
三 态 数据 缓 来自外设 冲 器
0
数据总线
地址译码器 地址总线 CPU
0
port1 0 RD
同步传递输入方式
数据总线
锁 数据 存 到外设 器
CE
地址译码器
来自
地址总线 CPU
port2 WD
或输出操作完成后即返回，CPU
再继续执行原来的程序。
（4）直接存储器访问方式
外设与内存之间，外设与外设之间 进行数据传送时，要经过CPU中转，这对 高速外设（如磁盘）在进行大批量数据 传送时，会造成中断次数过于频繁，这 不仅影响速度而且耗费大量CPU的时间， 故采用直接存储器访问方式。
由DMA来实现内存与外设，或外设与 外设之间的直接快速传送，减轻了CPU的 负担。
能提高CPU工作效率和及时处理 外设的请求，可与多个外设同时工 作。
中断：指CPU暂时中止其正在执行的 程序，转至执行请求中断的某个外部设 备或事件的服务、程序，待处理完毕后 再返回原来中止的程序顺序进行（程序 在执行过程中由于外界的原因而中间打 断的情况）称中断。
现行程序
当CPU需要与外设交换信息时，
适用于CPU与单个或较少外设交换信息。
三
输
态
入
缓
CPU之数据总线DB
设
冲
备
器
DB0
1
RD
三
地
态
port1 址
地址
缓
译
总线
冲
码
ABபைடு நூலகம்
器
2
port2
RD
查询式输入接口电路
ATEST 输入状态信息
D0
状态端口 port2
准备好？ 输入数据
ready
8位数据
状态端口 port1
ready=1，外设准备好
查询式输入程序流图