06第六章输入-输出接口
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
10
输入输出设备 硬盘控制器 软盘控制器 单色显示器/并行打印机 彩色图形显示器 异步通信控制器
占用地址数 地址码(16进制)
16
320~32FH
8
3F0~3F7H
16
3B0~3BFH
16
3D0~3DFH
8
3F8~3FFH
11
FFFFFH
内存空间
供 I/O 接 口使用
FFFFFH
内存空间 1M
I/O 空间 FFFHale Waihona Puke BaiduH
⑴专设I/O指令.
例指令IN完成输入,指令OUT完成输出操作.其地址码 指出I/O设备的设备代码. 这是I/O空间独立于存储器空间 的情况,即设备码的编码和存储器的存储单元的编码是平 行存在的.
⑵利用访问存储器指令完成I/O功能.
使用这种方法时,从主存的地址空间中分出一部分地 址码作为I/O的设备代码,当访问到这些地址时,表示被访 的不是主存储器,而是I/O设备寄存器(例如,设备的数据缓 冲器或设备的状态寄存器). 这时I/O空间和存储器空间是 合在一起的,即I/O设备和存储单元是统一编址的.
例 取异步串行接口（COM1）的端口3F8H的内容. MOV DX，3F8H ；取地址 IN AL，DX ；取数据 MOV BL，AL ；放入BL中
17
❖ OUT输出指令
❖ 直接端口寻址方式
❖格式： OUT PORT，AL（或AX） ❖操作： （PORT） （AL字节或AX字）
例 将寄存器BL的数据放入端口61H中. MOV AL，BL ；取数据 MOV 61H，AL ；放入61H中
0D000H~ 0D0FFH
网络接口控制器（NIC）
计算机的端口地址
22
AEN
A3 A4 A5 A6 A7 A9
A8
74LS04
74LS30
CS
O J10 O O J12 O
图 6-5 可选式译码电路
23
J10通 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
1011111000
~
1011111 111
15
输入/输出指令
❖ IN输入指令
❖ 直接端口寻址方式
❖格式： IN AL（或AX），PORT ❖操作： （AL字节或AX字）（PORT）
例 取端口61H的内容. IN AL，61H ；取数据 MOV BL，AL ；放入BL中
16
❖ 间接端口寻址方式
❖格式： IN AL（或AX），DX ❖操作： （AL字节或AX字）（（DX））
备 控
外设
←———→ 制
控制联络 器
←———→
6
❖ I/O接口的基本功能
❖ (1)实现主机和外围设备之间的数据传送控制.
其中包括同步控制,设备选择和中断控制等.DMA还具有 直接访问存储器功能,并给出存储器地址.
❖ (2)实现主机同外围设备之间的数据缓冲.
在数据传送过程中,先将数据送入数据缓冲寄存器,然后 再送到目的设备(输出)或主机(输入).
21
地址范围
I/O接口名称
0000H~000FH
DMA控制器
0020H~0021H 0040H~0043H
可编程中断控制器（Programmer
Interrupt Controller) 系统定时器（System Timer )
03F8H~03FFH 0778H~077BH
串行接口1（COM1） 并行接口1（LPT1）
❖ I/O端口与CPU之间的数据通信都是通过这两个指 令实现的。
❖ I/O端口使用16位二进制编址，端口地址从0000H 到FFFFH。
❖ 前256个端口（0000H-00FFH）可以使用直接端口 寻址和间接端口寻址两种方式；当端口号大于255 时（ 0100H-FFFFH）必须使用间接端口寻址方式。
❖ 缺点是：外设占用了内存单元，使内存容量减少。
13
端口寻址的输入输出方式
❖ 外设端口所在空间与存储器空间各自独立。 ❖ 特点：
❖ CPU有专门的I/O指令，用地址来区分不同的外设； ❖ 一个外设往往有多个端口； ❖ 在硬件上，必须用控制线来区分是寻址内存还是外
设。
14
❖ 3. 8086的端口访问 8086/8088采用IN和OUT指令访问端口。
微机接口技术
第六章 输入/输出接口
一个简单的微机系统需要CPU、存储器、 基本的输入／输出系统以及将它们连接在一 起的各种信号线和接口电路。
外部设备通过接口电路和系统总线相联， 接口电路的作用是把计算机输出的信息变成 外设能够识别的信息，把外设输入的信息转 化成计算机所能接受的信息。
2
❖ 1. I/O接口的基本概念
地址为：2F8H-2FFH
24
❖ ⑵按照数据传送的控制方式可分成程序控制输入输 出接口、程序中断输入输出接口和直接存储器存取 (DMA)接口等。
8
❖ 2. I/O设备的编址方式
❖ I/O设备的编址
❖为了CPU便于对I/O设备进行寻址和选择, 必须给众多的I/O设备进行编址,也就是给 每一台设备规定一些地址码。
9
❖有两种寻址方法
00000H
00000H
0000H
（a）存储器映射方式示意图
（b）I/O 映射方式示意图
图6-4 I/O 映射方式和存储器映射方式的示意图
12
存储器对应输入输出方式
❖ 把一个外设端口作为存储器的一个单元来对待， 故每个外设端口占有存储器的一个地址。
❖ 其优点是：
❖ CPU对外设的操作可使用全部的存储器操作指令； ❖ 不需要专门的输出输出指令及控制信号。
❖ (3)接受主机的命令,提供设备接口的状态,按照主机 的命令控制设备.
❖ (4)设置信号电平、信息转换与提供地址译码电路.
7
❖ I/O接口类型
❖ ⑴按照数据传送的宽度可分为并行接口和串行接口.
❖ 并行接口中,设备和接口是将一个字节(或字)的所有位同 时传送.
❖ 串行接口中,设备和接口间的数据是一位一位串行传送的, 而接口和主机之间是按字节或字并行传送. 接口要完成数 据格式的串—并变换.
18
❖ 间接端口寻址方式
❖格式： OUT DX，AL（或AX） ❖操作： （（DX）） （AL字节或AX字）
例 将寄存器BL的数据放入异步串行接口（COM1） 的端口3F8H中. MOV DX，3F8H ；取地址 MOV AL，BL ；取数据 OUT DX，AL ；放入BL中
19
I/O指令的使用规则
计算机的输入输出是通过I/O接口来实现的。 ❖ 为什么需要I/O接口？
❖ 各种外设的操作方法不同，由CPU统一控制 不切合实际。
❖ 外设的数据传输速率比存储器和CPU慢，使 得高速总线不能直接与外设相连。
❖ 外设所使用的数据格式、时序等不一致。
3
I/O模块
外部设备
4
I/O模块的一般结构
系统接口
数据线
❖ I/O端口地址是绝对地址，并不分段。 ❖ I/O指令都不影响标志位。
20
表6-5 PC/XT机系统板配置的端口地址
地址范围 000H~01FH 020H~03FH 040H~05FH 060H~07FH 0A0H~0BFH 080H~09FH
I/O接口名称 DMA控制器 中断控制器 定时器8253/8254 并行接口芯片8255 NMI屏蔽寄存器 DMA页面寄存器
数据寄存器 状态/控制寄存器
地址线 控制线
I/O 逻辑
外设接口
外部设备 界面接口
…...
外部设备 界面接口
数据 状态 控制
数据 状态 控制
5
接口与主机、外设间的连接
主机
系统接口 地址信息 —————→
数据(并) ←————→
控制联络信息 ←————→
接口
外设识别
数据/命令/状态
控制电路
设备接口
设
数据(并/串)
输入输出设备 硬盘控制器 软盘控制器 单色显示器/并行打印机 彩色图形显示器 异步通信控制器
占用地址数 地址码(16进制)
16
320~32FH
8
3F0~3F7H
16
3B0~3BFH
16
3D0~3DFH
8
3F8~3FFH
11
FFFFFH
内存空间
供 I/O 接 口使用
FFFFFH
内存空间 1M
I/O 空间 FFFHale Waihona Puke BaiduH
⑴专设I/O指令.
例指令IN完成输入,指令OUT完成输出操作.其地址码 指出I/O设备的设备代码. 这是I/O空间独立于存储器空间 的情况,即设备码的编码和存储器的存储单元的编码是平 行存在的.
⑵利用访问存储器指令完成I/O功能.
使用这种方法时,从主存的地址空间中分出一部分地 址码作为I/O的设备代码,当访问到这些地址时,表示被访 的不是主存储器,而是I/O设备寄存器(例如,设备的数据缓 冲器或设备的状态寄存器). 这时I/O空间和存储器空间是 合在一起的,即I/O设备和存储单元是统一编址的.
例 取异步串行接口（COM1）的端口3F8H的内容. MOV DX，3F8H ；取地址 IN AL，DX ；取数据 MOV BL，AL ；放入BL中
17
❖ OUT输出指令
❖ 直接端口寻址方式
❖格式： OUT PORT，AL（或AX） ❖操作： （PORT） （AL字节或AX字）
例 将寄存器BL的数据放入端口61H中. MOV AL，BL ；取数据 MOV 61H，AL ；放入61H中
0D000H~ 0D0FFH
网络接口控制器（NIC）
计算机的端口地址
22
AEN
A3 A4 A5 A6 A7 A9
A8
74LS04
74LS30
CS
O J10 O O J12 O
图 6-5 可选式译码电路
23
J10通 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
1011111000
~
1011111 111
15
输入/输出指令
❖ IN输入指令
❖ 直接端口寻址方式
❖格式： IN AL（或AX），PORT ❖操作： （AL字节或AX字）（PORT）
例 取端口61H的内容. IN AL，61H ；取数据 MOV BL，AL ；放入BL中
16
❖ 间接端口寻址方式
❖格式： IN AL（或AX），DX ❖操作： （AL字节或AX字）（（DX））
备 控
外设
←———→ 制
控制联络 器
←———→
6
❖ I/O接口的基本功能
❖ (1)实现主机和外围设备之间的数据传送控制.
其中包括同步控制,设备选择和中断控制等.DMA还具有 直接访问存储器功能,并给出存储器地址.
❖ (2)实现主机同外围设备之间的数据缓冲.
在数据传送过程中,先将数据送入数据缓冲寄存器,然后 再送到目的设备(输出)或主机(输入).
21
地址范围
I/O接口名称
0000H~000FH
DMA控制器
0020H~0021H 0040H~0043H
可编程中断控制器（Programmer
Interrupt Controller) 系统定时器（System Timer )
03F8H~03FFH 0778H~077BH
串行接口1（COM1） 并行接口1（LPT1）
❖ I/O端口与CPU之间的数据通信都是通过这两个指 令实现的。
❖ I/O端口使用16位二进制编址，端口地址从0000H 到FFFFH。
❖ 前256个端口（0000H-00FFH）可以使用直接端口 寻址和间接端口寻址两种方式；当端口号大于255 时（ 0100H-FFFFH）必须使用间接端口寻址方式。
❖ 缺点是：外设占用了内存单元，使内存容量减少。
13
端口寻址的输入输出方式
❖ 外设端口所在空间与存储器空间各自独立。 ❖ 特点：
❖ CPU有专门的I/O指令，用地址来区分不同的外设； ❖ 一个外设往往有多个端口； ❖ 在硬件上，必须用控制线来区分是寻址内存还是外
设。
14
❖ 3. 8086的端口访问 8086/8088采用IN和OUT指令访问端口。
微机接口技术
第六章 输入/输出接口
一个简单的微机系统需要CPU、存储器、 基本的输入／输出系统以及将它们连接在一 起的各种信号线和接口电路。
外部设备通过接口电路和系统总线相联， 接口电路的作用是把计算机输出的信息变成 外设能够识别的信息，把外设输入的信息转 化成计算机所能接受的信息。
2
❖ 1. I/O接口的基本概念
地址为：2F8H-2FFH
24
❖ ⑵按照数据传送的控制方式可分成程序控制输入输 出接口、程序中断输入输出接口和直接存储器存取 (DMA)接口等。
8
❖ 2. I/O设备的编址方式
❖ I/O设备的编址
❖为了CPU便于对I/O设备进行寻址和选择, 必须给众多的I/O设备进行编址,也就是给 每一台设备规定一些地址码。
9
❖有两种寻址方法
00000H
00000H
0000H
（a）存储器映射方式示意图
（b）I/O 映射方式示意图
图6-4 I/O 映射方式和存储器映射方式的示意图
12
存储器对应输入输出方式
❖ 把一个外设端口作为存储器的一个单元来对待， 故每个外设端口占有存储器的一个地址。
❖ 其优点是：
❖ CPU对外设的操作可使用全部的存储器操作指令； ❖ 不需要专门的输出输出指令及控制信号。
❖ (3)接受主机的命令,提供设备接口的状态,按照主机 的命令控制设备.
❖ (4)设置信号电平、信息转换与提供地址译码电路.
7
❖ I/O接口类型
❖ ⑴按照数据传送的宽度可分为并行接口和串行接口.
❖ 并行接口中,设备和接口是将一个字节(或字)的所有位同 时传送.
❖ 串行接口中,设备和接口间的数据是一位一位串行传送的, 而接口和主机之间是按字节或字并行传送. 接口要完成数 据格式的串—并变换.
18
❖ 间接端口寻址方式
❖格式： OUT DX，AL（或AX） ❖操作： （（DX）） （AL字节或AX字）
例 将寄存器BL的数据放入异步串行接口（COM1） 的端口3F8H中. MOV DX，3F8H ；取地址 MOV AL，BL ；取数据 OUT DX，AL ；放入BL中
19
I/O指令的使用规则
计算机的输入输出是通过I/O接口来实现的。 ❖ 为什么需要I/O接口？
❖ 各种外设的操作方法不同，由CPU统一控制 不切合实际。
❖ 外设的数据传输速率比存储器和CPU慢，使 得高速总线不能直接与外设相连。
❖ 外设所使用的数据格式、时序等不一致。
3
I/O模块
外部设备
4
I/O模块的一般结构
系统接口
数据线
❖ I/O端口地址是绝对地址，并不分段。 ❖ I/O指令都不影响标志位。
20
表6-5 PC/XT机系统板配置的端口地址
地址范围 000H~01FH 020H~03FH 040H~05FH 060H~07FH 0A0H~0BFH 080H~09FH
I/O接口名称 DMA控制器 中断控制器 定时器8253/8254 并行接口芯片8255 NMI屏蔽寄存器 DMA页面寄存器
数据寄存器 状态/控制寄存器
地址线 控制线
I/O 逻辑
外设接口
外部设备 界面接口
…...
外部设备 界面接口
数据 状态 控制
数据 状态 控制
5
接口与主机、外设间的连接
主机
系统接口 地址信息 —————→
数据(并) ←————→
控制联络信息 ←————→
接口
外设识别
数据/命令/状态
控制电路
设备接口
设
数据(并/串)