微機(jī)原理課件第6章.ppt

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1、微機(jī)原理、匯編與接口技術(shù)朱定華2008.86.16.26.3接口的基本概念I(lǐng)/O指令和I/O地址譯碼數(shù)字通道接口第六章輸入輸出和接口技術(shù)6.4模擬通道接口輸入輸出(I/O)是指微型計(jì)算機(jī)與外界的信息交換，即通信(communication)。微型計(jì)算機(jī)與外界的通信，是通過(guò)輸入輸出設(shè)備進(jìn)行的，通常一種I/O設(shè)備與微型機(jī)連接，就需要一個(gè)連接電路，我們稱(chēng)之為I/O接口。接口是用于控制微機(jī)系統(tǒng)與外設(shè)或外設(shè)與系統(tǒng)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換和通信的硬件電路。接口設(shè)計(jì)涉及到兩個(gè)基本問(wèn)題，一是中央處理器如何尋址外部設(shè)備，實(shí)現(xiàn)多個(gè)設(shè)備的識(shí)別；二是中央處理器如何與外

2、設(shè)連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)、狀態(tài)和控制信號(hào)的交換。1.接口的一般定義接口是一組電路，是中央處理器與存儲(chǔ)器、輸入輸出設(shè)備等外設(shè)之間協(xié)調(diào)動(dòng)作的控制電路。接口電路并不局限在中央處理器與存儲(chǔ)器或外設(shè)之間，也可在存儲(chǔ)器與外設(shè)之間，如直接存儲(chǔ)器存取DMA接口就是控制存儲(chǔ)器與外設(shè)之間數(shù)據(jù)傳送的電路。6.1接口的基本概念6.1.1接口的功能6.1接口的基本概念2.接口電路的功能接口電路的作用就是將來(lái)自外部設(shè)備的數(shù)據(jù)信號(hào)傳送給處理器，處理器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)加工，再通過(guò)接口傳回外部設(shè)備。所以，接口的基本功能就是對(duì)數(shù)據(jù)傳送實(shí)現(xiàn)控制，具體包括以下5種功能：地址譯碼、數(shù)據(jù)緩

3、沖、信息轉(zhuǎn)換、提供命令譯碼和狀態(tài)信息以及定時(shí)和控制。6.1接口的基本概念3.接口電路的基本結(jié)構(gòu)控制命令邏輯電路一般由命令字寄存器和控制執(zhí)行邏輯組成，這一部分是接口電路的“中央處理器”，用來(lái)完成全部接口操作的控制。狀態(tài)設(shè)置和存儲(chǔ)電路主要由一組數(shù)據(jù)寄存器構(gòu)成，中央處理器和外設(shè)就是根據(jù)狀態(tài)寄存器的內(nèi)容進(jìn)行協(xié)調(diào)動(dòng)作的。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和緩沖電路也是一組寄存器，用于暫存中央處理器和外設(shè)之間傳送的數(shù)據(jù)，以完成速度匹配工作。6.1接口的基本概念1.數(shù)據(jù)傳送方式在微機(jī)系統(tǒng)內(nèi)，如，大系統(tǒng)部件之間的數(shù)據(jù)傳送都采用并行數(shù)據(jù)傳送方式。并行數(shù)據(jù)的每一位都對(duì)應(yīng)獨(dú)立的傳輸線

4、路，所以數(shù)據(jù)傳送速度快，但線路多，一般只用于較短距離的數(shù)據(jù)傳送。（1）并行數(shù)據(jù)傳送6.1.2接口控制原理串行數(shù)據(jù)傳送是將構(gòu)成字符的每個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)位，按一定的順序逐位進(jìn)行傳送的方式。串行數(shù)據(jù)傳送主要用于遠(yuǎn)程終端或經(jīng)過(guò)公共電話網(wǎng)的計(jì)算機(jī)之間的通信。遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳送采用串行方式比較經(jīng)濟(jì)，但串行數(shù)據(jù)傳送比并行數(shù)據(jù)傳送控制復(fù)雜。（2）串行數(shù)據(jù)傳送6.1.2接口控制原理異步串行通信協(xié)議規(guī)定字符數(shù)據(jù)的傳送格式：異步串行通信中，接收設(shè)備和發(fā)送設(shè)備必須保持相同的傳送波特率，并與每個(gè)字符數(shù)據(jù)的起始位同步。起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶位和停止位約定，在同一次傳送過(guò)程中必

5、須保持一致。6.1.2接口控制原理2.傳送控制方式6.1.2接口控制原理傳送控制方式有查詢、中斷和DMA3種。（1）查詢方式查詢方式是中央處理器在數(shù)據(jù)傳送之前通過(guò)接口的狀態(tài)設(shè)置存儲(chǔ)電路詢問(wèn)外設(shè)，待外設(shè)允許傳送數(shù)據(jù)后才傳送數(shù)據(jù)的操作方式。2.傳送控制方式（1）查詢方式6.1.2接口控制原理在查詢方式下，CPU需要完成以下操作：(1)CPU向接口發(fā)出傳送命令，輸入數(shù)據(jù)或輸出數(shù)據(jù)；(2)中央處理器查詢外設(shè)是否允許傳送？在查詢方式下，中央處理器需要花費(fèi)較多的時(shí)間去不斷地“詢問(wèn)”外設(shè)，外設(shè)的接口電路處于被動(dòng)狀態(tài)。傳送控制方式有查詢、中斷和DMA3種

6、。（2）中斷方式6.1.2接口控制原理中斷方式是在外設(shè)要與中央處理器傳送數(shù)據(jù)時(shí)，外設(shè)向中央處理器發(fā)出請(qǐng)求，中央處理器響應(yīng)后再傳送數(shù)據(jù)的操作方式。在中斷方式下，中央處理器不必查詢外設(shè)，提高了系統(tǒng)的工作效率，但中央處理器管理中斷的接口比管理查詢復(fù)雜。（3）直接存儲(chǔ)器存?。―MA）方式6.1.2接口控制原理DMA方式是數(shù)據(jù)不經(jīng)過(guò)中央處理器在存儲(chǔ)器和外設(shè)之間直接傳送的操作方式。DMA方式是這3種方式中效率最高的一種傳送方式，DMA方式控制接口也最復(fù)雜，需要專(zhuān)用的DMA控制器。DMA方式適合數(shù)據(jù)量較大的傳送，如存儲(chǔ)器與磁盤(pán)之間的數(shù)據(jù)傳送。接口控制信

7、號(hào)可分為兩類(lèi)：總線控制信號(hào)和輸入輸出控制信號(hào)。接口控制信號(hào)圖輸入輸出控制信號(hào)比較復(fù)雜，不同控制方式的接口信號(hào)不同。一般包括數(shù)據(jù)線、輸入輸出應(yīng)答信號(hào)等。中斷接口和DMA接口的控制信號(hào)更復(fù)雜一些，通常由接口芯片提供專(zhuān)用控制信號(hào)來(lái)完成數(shù)據(jù)傳送控制。總線控制信號(hào)包括數(shù)據(jù)線、地址線、、、等。6.1.3接口控制信號(hào)微處理器進(jìn)行I/O操作時(shí)，對(duì)I/O接口的尋址方式與存儲(chǔ)器尋址方式相似。即必須完成兩種選擇：一是選擇出所選中的I/O接口芯片(稱(chēng)為片選)；二是選擇出該芯片中的某一寄存器(稱(chēng)為字選)。通常有兩種I/O接口結(jié)構(gòu)：一種是標(biāo)準(zhǔn)的I/O結(jié)構(gòu)，另一種是存

8、儲(chǔ)器映象I/O結(jié)構(gòu)(memorymappedI/O)。與之對(duì)應(yīng)的有兩種I/O尋址方式。6.2I/O指令和I/O地址譯碼標(biāo)準(zhǔn)的I/O尋址方式有以下3個(gè)特點(diǎn)：(1)I/O設(shè)備的地址空間和存儲(chǔ)器地址