微机原理与汇编语言.ppt

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1、第7章输入/输出与中断7.1I/O接口概述7.2CPU与外设之间数据传送的方式7.3中断技术7.48086/8088中断系统7.5可编程中断控制器Intel8259A地址总线AB定时电路输入设备输出设备I/O接口ROMRAM数据总线DB控制总线CB微处理器(CPU)7.1I/O接口概述7.1.1I/O接口的作用图7.1主机与外设的连接7.1.2CPU与外设交换的信息主机与I/O设备之间交换的信息可分为数据信息、状态信息和控制信息三类。1．数据信息数据信息又分为数字量、模拟量和开关量三种形式。1)数字量数字量是计算机可

2、以直接发送、接收和处理的数据。例如，由键盘、显示器、打印机及磁盘等I/O外设与CPU交换的信息，它们是以二进制形式表示的数或以ASCII码表示的数符。2)模拟量当计算机应用于控制系统中时，输入的信息一般为来自现场的连续变化的物理量，如温度、压力、流量、位移、湿度等，这些物理量通过传感器并经放大处理得到模拟电压或电流，这些模拟量必须先经过模拟量向数字量的转换(A/D转换)后才能输入计算机。反过来，计算机输出的控制信号都是数字量，也必须先经过数字量向模拟量的转换(D/A转换)，把数字量转换成模拟量才能去控制现场。3)开关

3、量开关量可表示两个状态，如开关的断开和闭合，机器的运转与停止，阀门的打开与关闭等。这些开关量通常要经过相应的电平转换才能与计算机连接。开关量只要用一位二进制数即可表示。2.状态信息状态信息作为CPU与外设之间交换数据时的联络信息，反映了当前外设所处的工作状态，是外设通过接口送往CPU的。3．控制信息控制信息是CPU通过接口传送给外设的，CPU通过发送控制信息设置外设(包括接口)的工作模式、控制外设的工作。7.1.3I/O接口的基本结构输入/输出操作所用到的地址总是对端口而言，而不是对接口而言的。接口和端口是两个不同的

4、概念，若干个端口加上相应的控制电路才构成接口。7.1.4I/O端口的编址1．I/O端口与内存单元统一编址2．I/O端口与内存单元独立编址地址总线的低16位20根地址线CPU在访问内存和外设时，使用了不同的控制信号来加以区分。例如，当8086CPU的M/IO信号为1时，表示地址总线上的地址是一个内存地址；为0时，则表示地址总线上的地址是一个端口地址。3．I/O端口的地址译码微机系统常用的I/O接口电路一般都被设计成通用的I/O接口芯片，一个接口芯片内部可以有若干可寻址的端口。因此，所有接口芯片都有片选信号线和用于片内端

5、口寻址的地址线。例如，某接口芯片内有四个端口地址，则该芯片外就会有两根地址线。I/O端口地址译码的方法有多种，一般的原则是把CPU用于I/O端口寻址的地址线分为高位地址线和低位地址线两部分，将低位地址线直接连到I/O接口芯片的相应地址引脚，实现片内寻址，即选中片内的端口；将高位地址线与CPU的控制信号组合，经地址译码电路产生I/O接口芯片的片选信号。7.2CPU与外设之间数据传送的方式7.2.1程序传送方式1．无条件传送方式微机系统中的一些简单的外设，如开关、继电器、数码管、发光二极管等，在它们工作时，可以认为输入设

6、备已随时准备好向CPU提供数据，而输出设备也随时准备好接收CPU送来的数据，这样，在CPU需要同外设交换信息时，就能够用IN或OUT指令直接对这些外设进行输入/输出操作。由于在这种方式下CPU对外设进行输入/输出操作时无需考虑外设的状态，故称之为无条件传送方式。图7.5无条件传送方式(a)无条件传送数据输入；(b)无条件传送数据输出(读取速度慢)数据保留时间长无条件传送方式特点:无条件传送方式下，程序设计和接口电路都很简单，但是为了保证每一次数据传送时外设都能处于就绪状态，传送不能太频繁。对少量的数据传送来说，无条件

7、传送方式是最经济实用的一种传送方法。2．查询传送方式查询传送也称为条件传送，是指在执行输入指令(IN)或输出指令(OUT)前，要先查询相应设备的状态，当输入设备处于准备好状态，输出设备处于空闲状态时，CPU才执行输入/输出指令与外设交换信息。为此，接口电路中既要有数据端口，还要有状态端口。查询传送方式的流程图见图7.6。从图中可以看出，采用查询方式完成一次数据传送要经历如下过程：(1)CPU从接口中读取状态字。(2)CPU检测相应的状态位是否满足“就绪”条件。(3)如果不满足，则重复(1)、(2)步；若外设已处于“就

8、绪”状态，则传送数据。图7.6查询传送方式的流程图图7.7查询式输入的接口电路图7.8查询式输出的接口电路查询传送方式的主要优点是能保证主机与外设之间协调同步地工作，且硬件线路比较简单，程序也容易实现。查询传送方式有两个突出的缺点：浪费CPU时间，实时性差。所以，查询传送方式适用于数据输入/输出不太频繁且外设较少、对实时性要求不高的情况。不论是