微型计算机接口技术概述ppt课件.ppt

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1、第7章微型计算机接口技术概述教学重点本章介绍如何将设备连接到系统中。重点：为什么增加接口电路及接口电路连接的译码问题；计算机的输入/出有那些及其特点与适用场合；DMA控制芯片8237。难点：DMA控制芯片8237。7.1概述几个主要问题1．什么是I/O接口电路2．为什么CPU与设备之间要增加接口电路3．输入/输出接口电路的端口寻址方式4.CPU与外设之间所传送的信息类型5．端口与接口内部寄存器对应关系是逻辑控制电路。按功能分为两类：（1）使微处理器正常工作所需要的辅助电路（2）输入/输出接口电路。1．什么是

2、I/O接口电路在CPU与外设之间增加接口电路4个作用：（1）解决速度不匹配的矛盾。（2）信号转换。（3）CPU通过接口来实现控制和监控的。（4）CPU输出地址信息选择设备。注意：程序控制输入输出过程中，针对的是与设备相连接的接口电路。端口即接口电路的内部寄存器。2．为什么CPU与设备之间要增加接口电路问题：如何区分不同的内存单元与I/O接口电路中的端口？两种编址方式：3．输入/输出接口电路的端口寻址方式（1）统一编址方式（2）独立编址方式无重复编址方式，每一个I/O端口都有一个确定的端口地址。实质：存储器的

3、连接与接口电路的连接共用同一套译码电路。优点：不需要专门的输入、输出操作指令，计算机的指令系统相对简化。缺点：直接寻址的内存单元数减少；指令代码较长，读/写执行时间较长；程序的可读性降低。（1）统一编址方式重复编址：外设接口电路有自己的译码电路；专用的I/O指令。优点：指令分开；有独立的译码电路，外设不占用内存空间。缺点：两套译码电路；指令系统复杂。（2）独立编址方式4.CPU与外设之间所传送的信息类型数据信息:输入过程;输出过程状态信息:CPU通过接口的状态口读取外设的状态。控制信息:控制外设的工作。常见

4、的控制信息。端口和接口电路中的寄存器的对应关系：三种方式5．端口与接口内部寄存器对应关系（1）根据信息传送方向不同。（2）命令字中有特征位来区分访问的寄存器。（3）根据规定的读写顺序。输入数据缓冲器输出数据缓冲器7.2CPU与外设之间的数据传送方式7.2.1程序控制方式本节主讲内容7.2.2中断控制方式7.2.3DMA控制方式7.2.4I/O处理机方式问题:CPU何时与设备进行数据的写/读操作?控制方式:7.2CPU与外设之间的数据传送方式程序控制中断控制DMA控制I/O处理机控制定义：注意：软件控制方式分

5、为无条件传送方式和条件传送方式。1.无条件传送方式概念：CPU在访问设备时，确信设备已经处于准备就绪状态，不需要查询设备的状态，直接通过I/O指令与设备传送数据，称为无条件传送方式。特点：程序设计简单、数据传送不能太频繁、针对一些简单的外设操作7.2.1程序控制方式高位地址线产生片选信号地位地址线选中访问端口图7.4无条件输出接口电路结构IN指令读取端口数据高位地址线产生片选信号地位地址线选中访问端口OUT指令送数据特点：首先查询设备状态，若设备处于“忙”状态，需要继续等待查询。设备处于“准备好”时，CPU

6、执行I/O指令与外设交换信息。反映其状态的信号：READY信号BUSY信号。2.条件传送方式数据传送过程三个环节：（1）CPU从状态端口读取状态字；（2）CPU检测状态字是否满足“就绪”条件，如果不满足，需要回到第一步继续从状态口读取状态字。（3）如果检测满足“就绪”状态，则通过数据端口进行数据的输入输出。条件传送方式的操作流程如图7.5所示。对READY的状态进行查询R=1IN指令R=0就绪OUTREADY=0检测;通过输入/输出指令操作。查询方式优点：硬件接口简单，便于程序控制缺点：效率低查询方式的i/

7、o实现：7.2.2中断控制方式提高CPU的工作效率和系统运行的实时性。工作过程：当CPU执行程序操作时，外设数据已存入输入数据寄存器或数据输出寄存器已空，外设向CPU发出中断请求信号，CPU在一定条件下，暂停正在执行的程序，转入执行相应输入/输出子程序，待输入/输出完毕后CPU返回原来的程序继续执行。7.2CPU与外设之间的数据传送方式置1程序控制方式：CPU查询外设的状态，然后进行输入/输出，CPU处于主动地位，外设处于被动地位。中断控制方式：外设发起输入/输出中断请求，CPU处于被动地位。需要才发出请求

8、。对照：每次数据传送要向CPU发送一次中断请求。CPU响应一次请求，需要执行中断预处理，都需要占用CPU运行时间。适合于少量数据传输。注意：引入：DMA方式程序与中断控制方式中的问题：执行指令耗时，需要CPU。实际数据传送：数据块形式、地址指针改变、传送计数器改变等。解决办法：直接存储器存取（DMA）方式。7.2.3DMA控制方式特点：外设与存储器间传送数据时，不需要通过CPU中转，由专门硬件装置DMA控制器（D