微机原理及应用 教学课件 作者 胡钢 第六章
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采用这种编址方式的典型微处理器有6800、6502、 68000等，其优点是简化指令系统的设计，同时I/O控制信号 与存储器的控制信号共用，给应用带来极大的方便，另外由 于访问存储器的指令种类多、寻址方式多样化，对访问外设 带来了很大的灵活性。对I/O设备可以使用功能强大且像访问 存储器那样的指令，如直接对I/O数据进行运算等。统一编址 的缺点是外设占用了一部分内存地址空间，减少了内存可用 的地址范围，对内存容量有潜在的影响。此外，从指令上不 易区分当前指令是对内存进行操作还是对外设进行操作。
外设地址空间和内存地址空间相互独立。如图7-3所 示。
00000H
内存地址
(IM)
00000H
FFFFFH
I/O地址 (64KB)
FFFFFH
图7-3 I/O端口独立编址方式
8086/8088的I/O端口采用独立编址方式，端口地址16 位，能取216=64K个不同的I/O端口地址。任何两个连续的8 位端口可作为一个16位端口，称为字端口。字端口类似于 存储器的字地址。I/O地址空间不分段。
二、独立编址
所谓I/O端口独立编址(I/O Mapped)，也称为I/O隔离编 址或I/O指令寻址方式，即I/O端口地址区域和存储器地址区 域，分别各自独立编址。访问I/O端口使用专门的I/O指令， 而访问内存则使用MOV、ADD等指令。CPU在寻址内存和 外设时，使用不同的控制信号来区分当前是对内存操作还 是对I/O操作。在单CPU模式时，当前的操作是由I/O信号的 电平来区别的。对于8088CPU系统，当I/O为低电平时，表 示当前执行的是存储器操作，地址总线上地址是某个存储 单元地址；当I/O为高电平时，表示当前执行的是I/O操作， 地址总线上地址是某个I/O端口的地址。在多CPU模式时， 若访问存储器，则使MEMW或MEMR信号有效；而访问I/O 端口时，则使或信号有效。
在一个接口电路中可能含有多个I/O端口，其中用来接收 CPU的数据或将外设数据送往CPU的端口称为数据端口；用 来接收CPU发出的各种命令以控制接口和外设操作的端口称 为控制端口；用来接收反映外设或接口本身工作状态的端口 称为状态端口。
可见，CPU对外部设备的输入、输出操作实际上是通过 接口电路中的I/O端口实现的，即输入、输出操作归结为对相 应I/O端口的读/写操作。
对一个具有双向工作（即可输入又可输出）的接口电
路，通常有四个端口，即数据输入端口、数据输出端口、 控制端口和状态端口，其中输出数据端口和控制端口是只 写的，而数据输入端口和状态端口是只读的，实际中，系 统为了节省地址空间，往往将数据输入、输出端口对应赋 予同一端口地址，这样，当CPU利用该端口地址进行读操 作时，实际是从数据输入端口读取数数据，而当进行写操 作时，实际是向数据输出端口写入数据。同样，状态口和 控制口也赋予同一端口地址。
采用独立编址方式的特点是：I/O端口地址空间与存储 器空间完全独立：CPU使用专门的信号来区分是对存储器 访问还是对I/O端口进行访问。例如，在8086中，用M/IO （8088中用M/IO）信息来确定是对存储访问还是对I/O端口 进行访问，当M/IO=1（高电平）时，表示CPU是对存储器 进行访问（即进行读/写操作）当M/IO=0（低电平）时，表 示CPU是对I/O端口进行访问。独立编址时，CPU对I/O端口 的访问必须用专门的输入，输出指令（IN，OUT指令）来 实现数据的传送，而输入/输出数据的通道则与存储器共享 系统总线。一般在微机中，CPU是用地址总线的低位对I/O 设备寻址，在8086中用地址总线的低16位来进行I/O寻址， 可提供的I/O端口地址空间为64KB。
址方式是将每一个I/O端口作为存储器的一个单元看待，
即每一个端口占一个存储单元地址，即存储器和I/O共处
统一的地址空间，系统设计时，划分一部分存储空间作为
I/O地址空间。这时存储 器与I/O设备的唯一区别仅 00000H
是所占用的地址空间不同。
内存地址
如图7-2所示。
(960KΒιβλιοθήκη Baidu)
EFFFFH F0000H
第六章 输入/输出
第一节 输入/输出的编址方式 第二节 CPU与外设之间的数据传送 第三节 中断 第四节 8086/8088的中断方式 第五节 中断控制器8259A
第一节 输入/输出的编址方式
由I/O接口的典型结构可知，每一个I/O接口电路中都包 含有一组寄存器，主机和外设进行数据传送时，各类信息 （数据信息、控制信息和状态信息）在进入接口电路以后分 别进入不同的寄存器，通常把接口电路中CPU可以访问的每 一个寄存器或控制电路称为一个I/O端口。为便于CPU的访问， 每一个I/O端口都被赋予一个地址，称为I/O端口地址。
为便于CPU对I/O端口的访问，每个端口有一个端口地 址。那么，系统如何来给每个端口分配端口地址呢？这就 是I/O端口的寻址方式，在微型计算机系统中，端口的编址 通常有两种不同的方式，一是I/O端口与存储器单元统一编 址；二是I/O端口独立编址。
一、 存储器统一编址
统一编址方式也称为存储器映象I/O寻址方式。该寻
在统一编址方式下，CPU是对存储器访问还是对I/O端口 进行访问是通过地址总线的最高位状态（1或0）以及读、写 控制信号决定的。实际上，不论对哪个空间进行访问，CPU 均一视同仁地把它看成一个存储单元，是读出，还是写入由 读、写控制信号决定，至于是访问哪个空间（I/O空间还是存 储器单元），只要程序员编程时予以注意（给出合适地址） 即可。
FFFFFH
I/O地址 (64KB)
图7-2 存储器统一编址方式
一般指定I/O端口占用存储空间的高地址端，并选用地 址最高位作为I/O寻址“标志”，例如，对于64K的存储空间， 当A15为“1”时，高端的32K空间作为I/O端口地址空间；而 当A15为0时，低端32K地址空间作为存储器地址空间。之 所以选用地址最高位为I/O寻址标志，是因为对于地址最高 位，软件较容易控制。将地址空间的一半划给I/O端口，实 际中可能只用了极少的一部分，所以有时也可对部采用编 一编址方式时，CPU对I/O设备的管理，是用访问内存的指 令实现的。任何对存储器操作的指令都可用于对I/O端口的 访问。这就大大增加了程序设计的灵活性，并使CPU对外 设备的控制更方便。例如，可用传送指令MOV实现CPU内 寄存器和I/O端口间进行数据传送，可以用逻辑指令（AND， OR，TEST）来控制I/O端口中一些位的状态。分高位地址 进行译码，以确定具体的I/O空间。
外设地址空间和内存地址空间相互独立。如图7-3所 示。
00000H
内存地址
(IM)
00000H
FFFFFH
I/O地址 (64KB)
FFFFFH
图7-3 I/O端口独立编址方式
8086/8088的I/O端口采用独立编址方式，端口地址16 位，能取216=64K个不同的I/O端口地址。任何两个连续的8 位端口可作为一个16位端口，称为字端口。字端口类似于 存储器的字地址。I/O地址空间不分段。
二、独立编址
所谓I/O端口独立编址(I/O Mapped)，也称为I/O隔离编 址或I/O指令寻址方式，即I/O端口地址区域和存储器地址区 域，分别各自独立编址。访问I/O端口使用专门的I/O指令， 而访问内存则使用MOV、ADD等指令。CPU在寻址内存和 外设时，使用不同的控制信号来区分当前是对内存操作还 是对I/O操作。在单CPU模式时，当前的操作是由I/O信号的 电平来区别的。对于8088CPU系统，当I/O为低电平时，表 示当前执行的是存储器操作，地址总线上地址是某个存储 单元地址；当I/O为高电平时，表示当前执行的是I/O操作， 地址总线上地址是某个I/O端口的地址。在多CPU模式时， 若访问存储器，则使MEMW或MEMR信号有效；而访问I/O 端口时，则使或信号有效。
在一个接口电路中可能含有多个I/O端口，其中用来接收 CPU的数据或将外设数据送往CPU的端口称为数据端口；用 来接收CPU发出的各种命令以控制接口和外设操作的端口称 为控制端口；用来接收反映外设或接口本身工作状态的端口 称为状态端口。
可见，CPU对外部设备的输入、输出操作实际上是通过 接口电路中的I/O端口实现的，即输入、输出操作归结为对相 应I/O端口的读/写操作。
对一个具有双向工作（即可输入又可输出）的接口电
路，通常有四个端口，即数据输入端口、数据输出端口、 控制端口和状态端口，其中输出数据端口和控制端口是只 写的，而数据输入端口和状态端口是只读的，实际中，系 统为了节省地址空间，往往将数据输入、输出端口对应赋 予同一端口地址，这样，当CPU利用该端口地址进行读操 作时，实际是从数据输入端口读取数数据，而当进行写操 作时，实际是向数据输出端口写入数据。同样，状态口和 控制口也赋予同一端口地址。
采用独立编址方式的特点是：I/O端口地址空间与存储 器空间完全独立：CPU使用专门的信号来区分是对存储器 访问还是对I/O端口进行访问。例如，在8086中，用M/IO （8088中用M/IO）信息来确定是对存储访问还是对I/O端口 进行访问，当M/IO=1（高电平）时，表示CPU是对存储器 进行访问（即进行读/写操作）当M/IO=0（低电平）时，表 示CPU是对I/O端口进行访问。独立编址时，CPU对I/O端口 的访问必须用专门的输入，输出指令（IN，OUT指令）来 实现数据的传送，而输入/输出数据的通道则与存储器共享 系统总线。一般在微机中，CPU是用地址总线的低位对I/O 设备寻址，在8086中用地址总线的低16位来进行I/O寻址， 可提供的I/O端口地址空间为64KB。
址方式是将每一个I/O端口作为存储器的一个单元看待，
即每一个端口占一个存储单元地址，即存储器和I/O共处
统一的地址空间，系统设计时，划分一部分存储空间作为
I/O地址空间。这时存储 器与I/O设备的唯一区别仅 00000H
是所占用的地址空间不同。
内存地址
如图7-2所示。
(960KΒιβλιοθήκη Baidu)
EFFFFH F0000H
第六章 输入/输出
第一节 输入/输出的编址方式 第二节 CPU与外设之间的数据传送 第三节 中断 第四节 8086/8088的中断方式 第五节 中断控制器8259A
第一节 输入/输出的编址方式
由I/O接口的典型结构可知，每一个I/O接口电路中都包 含有一组寄存器，主机和外设进行数据传送时，各类信息 （数据信息、控制信息和状态信息）在进入接口电路以后分 别进入不同的寄存器，通常把接口电路中CPU可以访问的每 一个寄存器或控制电路称为一个I/O端口。为便于CPU的访问， 每一个I/O端口都被赋予一个地址，称为I/O端口地址。
为便于CPU对I/O端口的访问，每个端口有一个端口地 址。那么，系统如何来给每个端口分配端口地址呢？这就 是I/O端口的寻址方式，在微型计算机系统中，端口的编址 通常有两种不同的方式，一是I/O端口与存储器单元统一编 址；二是I/O端口独立编址。
一、 存储器统一编址
统一编址方式也称为存储器映象I/O寻址方式。该寻
在统一编址方式下，CPU是对存储器访问还是对I/O端口 进行访问是通过地址总线的最高位状态（1或0）以及读、写 控制信号决定的。实际上，不论对哪个空间进行访问，CPU 均一视同仁地把它看成一个存储单元，是读出，还是写入由 读、写控制信号决定，至于是访问哪个空间（I/O空间还是存 储器单元），只要程序员编程时予以注意（给出合适地址） 即可。
FFFFFH
I/O地址 (64KB)
图7-2 存储器统一编址方式
一般指定I/O端口占用存储空间的高地址端，并选用地 址最高位作为I/O寻址“标志”，例如，对于64K的存储空间， 当A15为“1”时，高端的32K空间作为I/O端口地址空间；而 当A15为0时，低端32K地址空间作为存储器地址空间。之 所以选用地址最高位为I/O寻址标志，是因为对于地址最高 位，软件较容易控制。将地址空间的一半划给I/O端口，实 际中可能只用了极少的一部分，所以有时也可对部采用编 一编址方式时，CPU对I/O设备的管理，是用访问内存的指 令实现的。任何对存储器操作的指令都可用于对I/O端口的 访问。这就大大增加了程序设计的灵活性，并使CPU对外 设备的控制更方便。例如，可用传送指令MOV实现CPU内 寄存器和I/O端口间进行数据传送，可以用逻辑指令（AND， OR，TEST）来控制I/O端口中一些位的状态。分高位地址 进行译码，以确定具体的I/O空间。