输入输出和中断技术优秀课件
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)。
不同的信息用不同的I/O端口区分。
端口：端口是构成I/O接口的基本单元。
数据信息：CPU与I/O设备传递的基本信息。 状态信息：反映I/O设备当前工作状态的信息，如
输出设备是否空闲，输入设备是否数据准备好等。 控制信息：CPU通过接口传递给I/O设备的命令信
息，用以控制I/O设备的工作，如启动、停止等。
I/O接口的构成
端口的分类：
数据端口
状态端口
控制端口
端口： I/O接口通常设置有若干个寄存器，用来 暂存CPU和外设之间传输的数据、状态和控制 信息,接口内的寄存器通常被称为端口。
I/O端口的编址
因CPU要访问I/O接口，必须对I/O端口进行编号，即给予I/O 端口不同地址以区分它们。
存储器映象编址
最小模式下，I/O端口的读、写周期
与读、写存储器的过程相似，不同之处： 1．IO/M变高，CPU操作I/O端口。
2．端口的地址信号出现在A15~A0上， A19~A16全为低电平。
8088CPU最小模式下, I/O端口读写周期时序
MOV DX,218H IN AL,DX ； 读操作
MOV DX,219H OUT DX，AL；写操作
数据锁存器 当CPU把数据送给输出设备时，只在总线周期的T2~T4时 间内数据总线上送出数据，而外设的读取数据的速度比较 慢，因此必须利用锁存器及时地把数据总线上的数据锁存 起来。总线周期结束后，CPU将去做后续的工作。
简单输入接口举例
MOV IN
DX,218H AL,DX
简单输出接口举例
MOV DX,219H OUT DX,AL
接口的功能
设置I/O接口的必要性——I/O设备的多样性使 CPU与I/O设备交换信息比CPU与存储器交换信息 更为复杂，表现在：
1）I/O设备工作速度不同； 2）数据字长多样； 3）处理的信号不同 (模拟或数字信号、并行或串
行) ； 4）所需的控制信号不同。 I/O接口在它连接的CPU与I/O设备之间起转换作 用。
在硬件ห้องสมุดไป่ตู้保证: 只在CPU执行向219H端口输出数据时，
锁存器处于触发状态，其输出随输入变化， 而CPU执行其它指令时,
锁存器均处于锁存状态, 其输出不随输入变化，
I/O指令
累加器AL/AX与I/O端口间的数据传送。
输入指令IN：
直接寻址
IN
AL , PORT ；(AL) ← (PORT)
IN AX , PORT ；(AL) ← (PORT)
1. 无条件传送方式 要求：输入操作时，指定的I/O端口已准备好数据；输出 时，指定的I/O端口已空。 操作：直接执行IN / OUT指令从输入设备读取数据或将 数据送出到输出设备。 适用：开关、发光二极管、数码管、继电器等设备。
[例]如图示，外设为8个发光二极管，与其相连的I/O 端口地址80H，欲使发光二极管全亮，执行指令：
I/O接口
I/O的功能
输入输出数据的缓冲和锁存 输出接口有锁存环节 输入接口有缓冲环节
信号形式和数据格式的变换 I/O端口寻址、控制信号产生 电气特性匹配
I/O信息
数据信息：数字量、模拟量、开关量 状态信息 控制信息
接口传递的信息
接口传递的基本信息是数据信息，除此之外，还 传递状态信息和控制信息。
I/O接口的编址
统一编址
独立编址
80X86CPU I/O端口编址
在80X86CPU中，可用的端口地址线：A0~A15，可以寻 址216=64K个端口。
在IBM PC/XT中，实际参与端口寻址地址线：A0~A9， 可以寻址1K个I/O端口。参见P246 表6.2：PC/XT 的I/O空 间分配。
在PC/XT中采用的系统总线标准：PC总线。其中：AEN 引脚信号表示：当为高电平时，CPU让出总线控制权，给 DMA控制器掌管系统总线。
简单I/O接口
三态缓冲器 输入设备通过数据总线向CPU传送数据，首先需通过缓冲 器进行缓冲隔离，当CPU选通缓冲器时，才将数据送到数 据总线上，而其他的输入设备此时与总线隔离。
；(AH) ← (PORT+1)
间接寻址
IN AL , DX ；(AL) ← (DX)
IN AX , DX ；(AL) ← (DX)
；(AH) ← (DX+1)
输出指令OUT：
MOV AL,[2000H] ；存储器读操作
IN AL,48H
； I/O读操作
MOV [4000H],AL
OUT 48H，AL
I/O单独编址
属性 统一编址
单独编址
应用 特点
motorola的M6800系列， 80X86 ,MCS96系列，
iMCS51系列
Z80系列
1.I/O端口相当于内存的一部分, 1.端口与存储器分别独立编
使内存容量减小
址，端口不占用内存空间
2.对I/O端口的读/写与对存储器 2.设有专门的 I/O指令对端 的读/写相同，所有可对内存操 口进行读写，内存操作的指 作的指令对I/O端口均可使用 令不能用于I/O端口 3.指令系统中不专设I/O指令
MOV AL, 0
OUT 80H, AL
CP U
DB AB CB
I/O 接口 (80H)
…
+5V
程序控制的输入与输出
2. 条件传送方式
在传送数据前先查询外设的状态，确定外设准备好时才传 送数据；若未准备好，则CPU等待。
NEXT:IN AL, 20H ;读状态信息
TEST AL, 80H ;判断 JZ NEXT ;未准备好，等
输入输出和中断技术
1、I/O接口
输入输出(I/O)是微机系统与外部设备进行信息交 换的过程。输入输出设备称为外设，微机通过它 们与外界进行数据交换。
因I/O设备种类繁多，CPU并不与I/O设备直接进 行信息交流，而是通过I/O接口进行。
I/O接口是连接CPU和I/O设备之间的桥梁。它不 仅包括接口的电路，还包括接口电路的管理驱动 程序。 1）接口的功能 2）接口传递的信息 3）I/O端口的编址方法
2、I/O传送方式
不同的传送方式适用不同的I/O设备、不同的工作 环境 ：
程序控制的输入与输出 中断控制的输入与输出 直接存储器访问方式（DMA）
程序控制的输入与输出
程序传送方式以CPU为中心，数据传送的控制来 自CPU，通过执行预先编制的输入/输出程序实现 数据传输。程序传送方式可分为无条件传送和查 询传送方式。
端口：端口是构成I/O接口的基本单元。
数据信息：CPU与I/O设备传递的基本信息。 状态信息：反映I/O设备当前工作状态的信息，如
输出设备是否空闲，输入设备是否数据准备好等。 控制信息：CPU通过接口传递给I/O设备的命令信
息，用以控制I/O设备的工作，如启动、停止等。
I/O接口的构成
端口的分类：
数据端口
状态端口
控制端口
端口： I/O接口通常设置有若干个寄存器，用来 暂存CPU和外设之间传输的数据、状态和控制 信息,接口内的寄存器通常被称为端口。
I/O端口的编址
因CPU要访问I/O接口，必须对I/O端口进行编号，即给予I/O 端口不同地址以区分它们。
存储器映象编址
最小模式下，I/O端口的读、写周期
与读、写存储器的过程相似，不同之处： 1．IO/M变高，CPU操作I/O端口。
2．端口的地址信号出现在A15~A0上， A19~A16全为低电平。
8088CPU最小模式下, I/O端口读写周期时序
MOV DX,218H IN AL,DX ； 读操作
MOV DX,219H OUT DX，AL；写操作
数据锁存器 当CPU把数据送给输出设备时，只在总线周期的T2~T4时 间内数据总线上送出数据，而外设的读取数据的速度比较 慢，因此必须利用锁存器及时地把数据总线上的数据锁存 起来。总线周期结束后，CPU将去做后续的工作。
简单输入接口举例
MOV IN
DX,218H AL,DX
简单输出接口举例
MOV DX,219H OUT DX,AL
接口的功能
设置I/O接口的必要性——I/O设备的多样性使 CPU与I/O设备交换信息比CPU与存储器交换信息 更为复杂，表现在：
1）I/O设备工作速度不同； 2）数据字长多样； 3）处理的信号不同 (模拟或数字信号、并行或串
行) ； 4）所需的控制信号不同。 I/O接口在它连接的CPU与I/O设备之间起转换作 用。
在硬件ห้องสมุดไป่ตู้保证: 只在CPU执行向219H端口输出数据时，
锁存器处于触发状态，其输出随输入变化， 而CPU执行其它指令时,
锁存器均处于锁存状态, 其输出不随输入变化，
I/O指令
累加器AL/AX与I/O端口间的数据传送。
输入指令IN：
直接寻址
IN
AL , PORT ；(AL) ← (PORT)
IN AX , PORT ；(AL) ← (PORT)
1. 无条件传送方式 要求：输入操作时，指定的I/O端口已准备好数据；输出 时，指定的I/O端口已空。 操作：直接执行IN / OUT指令从输入设备读取数据或将 数据送出到输出设备。 适用：开关、发光二极管、数码管、继电器等设备。
[例]如图示，外设为8个发光二极管，与其相连的I/O 端口地址80H，欲使发光二极管全亮，执行指令：
I/O接口
I/O的功能
输入输出数据的缓冲和锁存 输出接口有锁存环节 输入接口有缓冲环节
信号形式和数据格式的变换 I/O端口寻址、控制信号产生 电气特性匹配
I/O信息
数据信息：数字量、模拟量、开关量 状态信息 控制信息
接口传递的信息
接口传递的基本信息是数据信息，除此之外，还 传递状态信息和控制信息。
I/O接口的编址
统一编址
独立编址
80X86CPU I/O端口编址
在80X86CPU中，可用的端口地址线：A0~A15，可以寻 址216=64K个端口。
在IBM PC/XT中，实际参与端口寻址地址线：A0~A9， 可以寻址1K个I/O端口。参见P246 表6.2：PC/XT 的I/O空 间分配。
在PC/XT中采用的系统总线标准：PC总线。其中：AEN 引脚信号表示：当为高电平时，CPU让出总线控制权，给 DMA控制器掌管系统总线。
简单I/O接口
三态缓冲器 输入设备通过数据总线向CPU传送数据，首先需通过缓冲 器进行缓冲隔离，当CPU选通缓冲器时，才将数据送到数 据总线上，而其他的输入设备此时与总线隔离。
；(AH) ← (PORT+1)
间接寻址
IN AL , DX ；(AL) ← (DX)
IN AX , DX ；(AL) ← (DX)
；(AH) ← (DX+1)
输出指令OUT：
MOV AL,[2000H] ；存储器读操作
IN AL,48H
； I/O读操作
MOV [4000H],AL
OUT 48H，AL
I/O单独编址
属性 统一编址
单独编址
应用 特点
motorola的M6800系列， 80X86 ,MCS96系列，
iMCS51系列
Z80系列
1.I/O端口相当于内存的一部分, 1.端口与存储器分别独立编
使内存容量减小
址，端口不占用内存空间
2.对I/O端口的读/写与对存储器 2.设有专门的 I/O指令对端 的读/写相同，所有可对内存操 口进行读写，内存操作的指 作的指令对I/O端口均可使用 令不能用于I/O端口 3.指令系统中不专设I/O指令
MOV AL, 0
OUT 80H, AL
CP U
DB AB CB
I/O 接口 (80H)
…
+5V
程序控制的输入与输出
2. 条件传送方式
在传送数据前先查询外设的状态，确定外设准备好时才传 送数据；若未准备好，则CPU等待。
NEXT:IN AL, 20H ;读状态信息
TEST AL, 80H ;判断 JZ NEXT ;未准备好，等
输入输出和中断技术
1、I/O接口
输入输出(I/O)是微机系统与外部设备进行信息交 换的过程。输入输出设备称为外设，微机通过它 们与外界进行数据交换。
因I/O设备种类繁多，CPU并不与I/O设备直接进 行信息交流，而是通过I/O接口进行。
I/O接口是连接CPU和I/O设备之间的桥梁。它不 仅包括接口的电路，还包括接口电路的管理驱动 程序。 1）接口的功能 2）接口传递的信息 3）I/O端口的编址方法
2、I/O传送方式
不同的传送方式适用不同的I/O设备、不同的工作 环境 ：
程序控制的输入与输出 中断控制的输入与输出 直接存储器访问方式（DMA）
程序控制的输入与输出
程序传送方式以CPU为中心，数据传送的控制来 自CPU，通过执行预先编制的输入/输出程序实现 数据传输。程序传送方式可分为无条件传送和查 询传送方式。