第六章 输入输出传送方式与DMA

12
3、接口电路芯片的分类
接口电路通常采用中大规模、超大规模集成 电路接口芯片： 通用接口芯片
支持通用的数据输入输出和控制的接口芯片 如：并行接口芯片、串行接口芯片等。
面向外设的专用接口芯片
针对某种外设设计接口 如：显示接口电路、磁盘驱动接口电路等。
面向微机系统的专用接口芯片
与CPU和系统配套使用，以增强其总体功能 如：8259A、8237、8253、8251、8255等。
DMA的三种传输方式
8237 DMA控制器
2
重点内容
掌握I/O接口的基本概念 掌握I/O接口的地址译码 掌握几种传送方式的特点 了解DMA控制器的工作原理
3
6.1 I/O接口概述
一、I/O接口与I/O设备
4
不同I/O设备对应I/O接口不同。 I/O接口受CPU控制，I/O设备受I/O接口控制。 为增加通用性，I/O接口电路通常均具有可编程功能。 微机系统的应用与外设接口的设计、选用和连接。
13
4、可编程接口
许多接口电路具有多种功能和工作方式， 可以通过编程的方式设定。 接口电路需要与系统物理连接，及编写 接口软件。 接口软件：
1、初始化程序段：设定芯片工作方式等 2、数据交换程序段：管理、控制、驱动外 设，负责外设和系统间信息交换。
14
6.1.3 I/O端口的编址
接口电路占用的I/O端口的编址可分为两 种方式 I/O端口单独编址
串行口
MIDI/游戏接口
PS2键盘
麦克风/音箱 /线入接口 USB
千兆网
1394a
1394
显示器接口
11
2、 接口软件（设备驱动程序）
初始化程序：设置接口工作方式及初始条件。 传送方式处理程序：CPU针对不同的I/O设备采用不同 的处理方式。如设置中断向量等。 主控程序：完成接口任务的程序。 程序终止与退出程序：对接口电路硬件保护及操作系 统中数据恢复。 辅助程序：提供人-机对话手段。
I/O地址空间独立于存储地址空间 如INTER系列80X86
I/O端口与存储器统一编址
它们共享一个地址空间 如MCS-51系列单片机
15
一、I/O端口单独编址
优点：
I/O端口的地址空间独立 控制和地址译码电路相对简单 专门的I/O指令使程序清晰易读
FFFF 0
FFFFF
： ：
内存 空间 I/O 空间
19
6.1.5 I/O地址的译码
I/O地址的译码方法与存储器地址的译码方法 一样，但有它的特点：
部分译码时，通常是中间地址线不连接 部分译码也有最低地址线不连接的情况 每个接口电路通常只占用几个I/O地址，这时可以 利用基本逻辑门电路进行地址译码 除采用译码器、门电路进行译码外，I/O地址译码 还经常采用可编程逻辑器件PLD 为了给系统一定的选择余地，有些接口电路利用 比较器、开关或跨接器等进行多组I/O地址的译码
OUwenku.baidu.com DX,AL; IN AX,DX ，DX寄存器的值就是 端口号（64K个端口） ; OUT DX,AX ;
18
数据交换方式
IN AL ,PORT ；OUT PORT AL MOV DX ， PORT ；MOVE DX ，PORT IN AX ，DX ；OUT DX AX
输出一个字：〔（DX）、（DX）+1 〕 ←（AX） 或〔（PORT）、（PORT）+1 〕 ←（AX） 输入一个字： 〔（DX）+1 、 （DX） 〕→（AX） 或 〔（PORT）、（PORT）+1 〕 → （AX）
保存外设给CPU和CPU发往外设的数据
⑵ 状态寄存器（端口地址）
保存外设或接口电路的状态
⑶ 控制寄存器（端口地址）
保存CPU给外设或接口电路的命令
(4)接口电路可含有多个端口地址
8
• CPU侧引脚信号：
地址信号：选择I/O接口中的不同寄存器； 数据信号：命令或数据写入到相应寄存器， 或者从相关寄存器读取数据或状态； 控制信号：控制命令的执行、时序、信号同 步和片 选； 状态信号：接口的部分工作状态信号。
： ：
缺点：
I/O指令没有存储器指令丰富 注：80x86采用I/O端口独立编址
16
二、I/O端口与存储器统一编址
优点：
FFFFF 内存 部分
缺点：
不需要设计专门的I/O指令 I/O数据存取与存储器数据存 取同样 存储器空间 I/O端口占用存储器地址空间 程序易读性差（不易分清访 内存、访问外设）
二、定义
I/O接口是位于系统与外设之间、用来协助完 成数据传送和控制任务的逻辑电路。 PC机系统板的可编程接口芯片、I/O总线槽的 电路板（适配器）都是接口电路
5
三、I/O接口的主要功能

速度匹配(Buffer) 信号电平和驱动能力(电平转换器、驱动器) 信号形式匹配(A/D、D/A) 信息格式(字节流、块、数据包、帧) 时序匹配(定时关系) 总线隔离(三态门)
6
6.1.1 接口电路的内部结构
1、 接口硬件
数据输入寄存器 （or 三态门） 数据输出寄存器 （锁存器） 状态寄存器 （or 三态门） 状态线
AB
译码 电路
数据线
接 主 机
DB
CB
控制 逻辑
接 外 设
控制线 命令寄存器
7
接口功能
CPU与外设主要有数据、状态和控制信息需要 相互交换，于是从应用角度看内部： ⑴ 数据寄存器（端口地址）
00000
I/O 部分
17
6.1.4 8088/8086的I/O端口
功能演示 I/O指令（直接寻址、寻址范围：00H ~ FFH ）
IN AL,PORT ;端口（Port），即I/O端口地址 OUT PORT,AL IN AX,PORT ; ; OUT PORT,AX
I/O指令（间接寻址、寻址范围：0000H~FFFFH ） 功能演示 IN AL，DX
第六章 输入输出方式和DMA


6.1 I/O接口概述
6.2 无条件传送方式
6.3 查询传送方式
6.4 中断传送方式
6.5 DMA的传送方式
6.6 可编程DMA控制器8237A
1
主要内容
I/O端口的编址方式
输入输出的传送方式：
无条件、查询、中断、DMA
DMA的基本概念
DMA工作过程
外设侧引脚信号：
数据信号：接口缓冲寄存器与外设间的数据 交换；
9
状态信号：外设工作状态送给接口的状态寄 存器； 控制信号：接口的内部控制逻辑控制外设工 作的控制信号和同步信号。
内部控制逻辑：
根据控制寄存器、状态寄存器、总线控制信 号及外设状态信号控制I/O接口的工作。
10
常见接口插槽
PS2鼠标 10/100M网卡 并行口