输入输出及中断技术
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3. 控制信息
指CPU 向接口内部控制寄存器发出的各种控制命令， 用于改变接口的工作方式及功能，如选通信号、启停 信号等。
8
三、I/O端口的编址方式
内存单元都进行了编址，每一个字节的存储单元 占一个地址，CPU 通过在地址线上发送地址信号 来通知存储器要与哪一个存储单元交换数据；同 样，计算机对外设接口也进行了编址，叫做端口 地址。在与I/O 接口交换数据时，CPU 通过在地 址线上发出要访问外设接口的端口地址来指出要 与哪个I/O 接口交换数据。
4
I/O 接口的概念
在微机系统中，常用的外围设备有键盘、显示器、 软/硬盘驱动器、鼠标、打印机、扫描仪、绘图仪、 调制解调器(MODEM)、网络适配器。
随着计算机性能的不断提高，输入/输出设备也更 加复杂多样，如影视、音频识别系统等。当计算 机用于监测与过程控制中时，还需要模/数转换器 (ADC)和数/模转换器(DAC)，以及I/O 通道中一 些专用设备。
16
I/O地址译码例
译码电路图：
A11
A10
A18
≥1
A3
A2
A9
A7 ┇
A4
A1 A0
&
接口芯片
CE
17
§6.2 简单接口电路
18
Biblioteka Baidu握：
接口电路的分类及特点； 两类简单接口芯片的应用
19
一、接口的基本构成
CPU
AB 译码 电路
DB CB 控制
逻辑
数据输入寄存器 (or 三态门)
数据输出寄存器 (锁存器)
FFFFH
内存 地址
I/O 地址
11
8088/8086的I/O端口编址
计算机的I/O 设备采用哪种编址方式，取决于 CPU 的硬件设计。IBM PC 系列机(Intel系列CPU) 采用独立编址方式，存储器用20 位二进制数编址， 范围是：00000H～FFFFFH，共1MB；I/O 设备用 16 位二进制数编址，范围是：0000H～FFFFH， 共64KB，但实际系统只用了0～3FFH 这1024 个 地址。
编址方式：
与内存统一编址 独立编址
9
端口与内存的统一编址
特点：
指令及控制信号统一 内存地址资源减少
00000H
F0000H FFFFFH
内存 地址 960KB
I/O地址 64KB
10
端口的独立编址
特点：
内存地址资源充分利用 能够应用于端口的指令
较少
00000H
FFFFFH 0000H
4. 根据寻址信息选择相应的外设
7
2、I/O 接口信号的分类
1. 数据信息
数据通常为8 位或16 位，可分为3 种基本形式：数字 量、开关量和模拟量。
2. 状态信息
指I/O 接口反映I/O 设备工作状态的信息，如表示输入 装置是否已准备好的信息(READY 信号)，表示输出装 置是否忙的信息(BUSY 信号)等。
当要把这些外设与主机相连时，就需要配上相应 的电路。通常把这种介于主机和外设之间的一种 缓冲电路称为I/O 接口电路(interface)。
5
CPU 与外设之间交换数据的框图
I/O 接口框图
对于主机，接口提供外部设备的工作状态和数据； 对于外部设备，接口电路寄存了主机发送给外部设备的
命令和数据，使主机和外部设备之间协调一致地工作。
但输入输出是计算机与外部世界进行信息交换不 可缺少的功能，占有极其重要的地位。计算机所 处理的各种信息，包括程序和数据都要由输入设 备提供，而处理的结果则要通过输出设备供人们 查看。例如，键盘、鼠标、扫描仪等都是输入设 备，显示器、打印机、绘图仪等都是输出设备。 可以说，没有输入输出能力，计算机就变得毫无 意义。
6
1、I/O 接口电路的基本功能
1. 对输入/输出数据进行缓冲、隔离和锁存
2. 对信号的形式和数据格式进行交换与匹配
3. 提供信息相互交换的应答联络信号
计算机执行指令时所完成的各种操作都是在规定的时钟信号下完 成的，并有一定的时序。而外部设备也有自己的定时与逻辑控制， 但通常与CPU 的时序是不相同的。外设接口就需将外设的工作状 态(如“忙”、“就绪”、“中断请求”)等信号及时通知CPU， CPU根据外设的工作状态经接口发出各种控制信号、命令及传递 数据，接口不仅控制CPU 送给外设的信息，也能缓存外设送给 CPU 的信息，以实现CPU 与外设间信息符合时序的要求，协调工 作。
状态寄存器 (or 三态门)
命令寄存器
数据线
状态线
外 设
控制线
20
接口的基本构成
数据输入/输出寄存器
暂存输入/输出的数据
命令寄存器
存放控制命令
设定接口功能、工作参数和工作方式。
状态寄存器
保存外设当前状态，以供CPU读取。
21
二、接口的类型及特点
按传输信息的方向分类：
输入接口
输出接口
按传输信息的类型分类：
数字接口
模拟接口
按传输信息的方式分类：
并行接口
串行接口
22
接口特点
输入接口：
要求对数据具有控制能力 常用三态门实现
输出接口：
要求对数据具有锁存能力 常用锁存器实现
23
74LS244芯片引脚图
主要内容
输入输出系统的基本概念 I/O接口和端口 端口的编址方式 简单接口芯片及其应用 基本输入输出方法 中断的基本概念及工作过程
1
§6.1 输入输出系统
2
了解和掌握：
I/O系统的概念和特点 接口的基本功能 端口的概念 端口的编址方式 I/O地址译码
3
I/O 接口的概念
组成微机最核心的硬件是CPU和存储器。
14
I/O地址译码例
某外设接口有4个端口，地址为2F0H—— 2F3H，由A15～A2译码得到，而A1、A0用来区 分接口中的4个端口。试画该接口与系统的连 接图。
15
I/O地址译码例
地址范围：
A11
××××001011110000 ××××001011110011
任意状态 图中不接入
片内地址
12
四、I/O地址的译码
目的： 确定端口的地址 参加译码的信号： IOR，IOW，高位地址信号 OUT指令将使总线的IOW信号有效 IN指令将使总线的IOR信号有效
13
I/O译码的地址信号
当接口只有一个端口时，16位地址线一般应 全部参与译码，译码输出直接选择该端口；
当接口具有多个端口时，则16位地址线的高 位参与译码（决定接口的基地址），而低位 则用于确定要访问哪一个端口。
指CPU 向接口内部控制寄存器发出的各种控制命令， 用于改变接口的工作方式及功能，如选通信号、启停 信号等。
8
三、I/O端口的编址方式
内存单元都进行了编址，每一个字节的存储单元 占一个地址，CPU 通过在地址线上发送地址信号 来通知存储器要与哪一个存储单元交换数据；同 样，计算机对外设接口也进行了编址，叫做端口 地址。在与I/O 接口交换数据时，CPU 通过在地 址线上发出要访问外设接口的端口地址来指出要 与哪个I/O 接口交换数据。
4
I/O 接口的概念
在微机系统中，常用的外围设备有键盘、显示器、 软/硬盘驱动器、鼠标、打印机、扫描仪、绘图仪、 调制解调器(MODEM)、网络适配器。
随着计算机性能的不断提高，输入/输出设备也更 加复杂多样，如影视、音频识别系统等。当计算 机用于监测与过程控制中时，还需要模/数转换器 (ADC)和数/模转换器(DAC)，以及I/O 通道中一 些专用设备。
16
I/O地址译码例
译码电路图：
A11
A10
A18
≥1
A3
A2
A9
A7 ┇
A4
A1 A0
&
接口芯片
CE
17
§6.2 简单接口电路
18
Biblioteka Baidu握：
接口电路的分类及特点； 两类简单接口芯片的应用
19
一、接口的基本构成
CPU
AB 译码 电路
DB CB 控制
逻辑
数据输入寄存器 (or 三态门)
数据输出寄存器 (锁存器)
FFFFH
内存 地址
I/O 地址
11
8088/8086的I/O端口编址
计算机的I/O 设备采用哪种编址方式，取决于 CPU 的硬件设计。IBM PC 系列机(Intel系列CPU) 采用独立编址方式，存储器用20 位二进制数编址， 范围是：00000H～FFFFFH，共1MB；I/O 设备用 16 位二进制数编址，范围是：0000H～FFFFH， 共64KB，但实际系统只用了0～3FFH 这1024 个 地址。
编址方式：
与内存统一编址 独立编址
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端口与内存的统一编址
特点：
指令及控制信号统一 内存地址资源减少
00000H
F0000H FFFFFH
内存 地址 960KB
I/O地址 64KB
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端口的独立编址
特点：
内存地址资源充分利用 能够应用于端口的指令
较少
00000H
FFFFFH 0000H
4. 根据寻址信息选择相应的外设
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2、I/O 接口信号的分类
1. 数据信息
数据通常为8 位或16 位，可分为3 种基本形式：数字 量、开关量和模拟量。
2. 状态信息
指I/O 接口反映I/O 设备工作状态的信息，如表示输入 装置是否已准备好的信息(READY 信号)，表示输出装 置是否忙的信息(BUSY 信号)等。
当要把这些外设与主机相连时，就需要配上相应 的电路。通常把这种介于主机和外设之间的一种 缓冲电路称为I/O 接口电路(interface)。
5
CPU 与外设之间交换数据的框图
I/O 接口框图
对于主机，接口提供外部设备的工作状态和数据； 对于外部设备，接口电路寄存了主机发送给外部设备的
命令和数据，使主机和外部设备之间协调一致地工作。
但输入输出是计算机与外部世界进行信息交换不 可缺少的功能，占有极其重要的地位。计算机所 处理的各种信息，包括程序和数据都要由输入设 备提供，而处理的结果则要通过输出设备供人们 查看。例如，键盘、鼠标、扫描仪等都是输入设 备，显示器、打印机、绘图仪等都是输出设备。 可以说，没有输入输出能力，计算机就变得毫无 意义。
6
1、I/O 接口电路的基本功能
1. 对输入/输出数据进行缓冲、隔离和锁存
2. 对信号的形式和数据格式进行交换与匹配
3. 提供信息相互交换的应答联络信号
计算机执行指令时所完成的各种操作都是在规定的时钟信号下完 成的，并有一定的时序。而外部设备也有自己的定时与逻辑控制， 但通常与CPU 的时序是不相同的。外设接口就需将外设的工作状 态(如“忙”、“就绪”、“中断请求”)等信号及时通知CPU， CPU根据外设的工作状态经接口发出各种控制信号、命令及传递 数据，接口不仅控制CPU 送给外设的信息，也能缓存外设送给 CPU 的信息，以实现CPU 与外设间信息符合时序的要求，协调工 作。
状态寄存器 (or 三态门)
命令寄存器
数据线
状态线
外 设
控制线
20
接口的基本构成
数据输入/输出寄存器
暂存输入/输出的数据
命令寄存器
存放控制命令
设定接口功能、工作参数和工作方式。
状态寄存器
保存外设当前状态，以供CPU读取。
21
二、接口的类型及特点
按传输信息的方向分类：
输入接口
输出接口
按传输信息的类型分类：
数字接口
模拟接口
按传输信息的方式分类：
并行接口
串行接口
22
接口特点
输入接口：
要求对数据具有控制能力 常用三态门实现
输出接口：
要求对数据具有锁存能力 常用锁存器实现
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74LS244芯片引脚图
主要内容
输入输出系统的基本概念 I/O接口和端口 端口的编址方式 简单接口芯片及其应用 基本输入输出方法 中断的基本概念及工作过程
1
§6.1 输入输出系统
2
了解和掌握：
I/O系统的概念和特点 接口的基本功能 端口的概念 端口的编址方式 I/O地址译码
3
I/O 接口的概念
组成微机最核心的硬件是CPU和存储器。
14
I/O地址译码例
某外设接口有4个端口，地址为2F0H—— 2F3H，由A15～A2译码得到，而A1、A0用来区 分接口中的4个端口。试画该接口与系统的连 接图。
15
I/O地址译码例
地址范围：
A11
××××001011110000 ××××001011110011
任意状态 图中不接入
片内地址
12
四、I/O地址的译码
目的： 确定端口的地址 参加译码的信号： IOR，IOW，高位地址信号 OUT指令将使总线的IOW信号有效 IN指令将使总线的IOR信号有效
13
I/O译码的地址信号
当接口只有一个端口时，16位地址线一般应 全部参与译码，译码输出直接选择该端口；
当接口具有多个端口时，则16位地址线的高 位参与译码（决定接口的基地址），而低位 则用于确定要访问哪一个端口。