1、基本概念，6.1節(jié)基本概念外圍設(shè)備輸入/輸出設(shè)備稱為外部設(shè)備，外圍設(shè)備。微機(jī)和外圍設(shè)備之間的信息交換稱為輸入和輸出。介面介面：外圍設(shè)備和總線之間的中間部分是用于計(jì)算機(jī)和外圍設(shè)備之間信息交換的控制電路。通信端口：可尋址訪問的介面電路中的存儲單元?？煞譃閿?shù)據(jù)通信端口、狀態(tài)通信端口和控制端口。介面功能、介面功能數(shù)據(jù)緩沖區(qū)：外圍設(shè)備數(shù)據(jù)在總線輸入時(shí)需要緩沖。數(shù)據(jù)鎖定：將總線數(shù)據(jù)輸出到外圍設(shè)備時(shí)的鎖定裝置，可解決CPU和外圍設(shè)備速度不匹配問題。發(fā)送控制命令和狀態(tài)信息：計(jì)算機(jī)和外圍設(shè)備有時(shí)需要使用硬件握手。例如：計(jì)算機(jī)使用查詢輸出到打印機(jī)輸出。信息轉(zhuǎn)換：串行和轉(zhuǎn)換、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換、水平格式轉(zhuǎn)換、I/O通信端

2、口尋址、I/O通信端口尋址方法將I/O通信端口和存儲整合尋址外圍設(shè)備端口視為存儲的一個(gè)單元，占用存儲的地址空間，并使用對存儲的讀寫活動(dòng)完成數(shù)據(jù)輸入和輸出。優(yōu)點(diǎn)不需要專用的輸入/輸出命令。存儲操作的所有命令都可用。命令數(shù)多通信端口數(shù)多缺點(diǎn)存儲空間尋址時(shí)地址線數(shù)多，解碼復(fù)雜，I/o端口尋址，I/o通信端口獨(dú)立尋址計(jì)算機(jī)分別為外圍設(shè)備端口尋址，I/o端口具有單獨(dú)的地址空間。計(jì)算機(jī)應(yīng)使用控制信號來區(qū)分存儲空間和I/O通信端口空間，例如8086 CPU上的M/IO。優(yōu)點(diǎn)I/O空間比內(nèi)存空間小，地址線少，電路翻譯相對簡單。未占用存儲空間缺點(diǎn)專用輸入/輸出命令，尋址方法減少，無靈活性，8086 I/O空間，

3、8086 I/O空間8086系統(tǒng)具有16個(gè)地址線(A15A0)尋址I/O通信端口，可尋址64KB I/O通信端口；偶數(shù)地址通信端口數(shù)據(jù)使用低8位數(shù)據(jù)總線傳輸，奇數(shù)地址通信端口數(shù)據(jù)使用高8位數(shù)據(jù)總線傳輸。奇偶地址端口的數(shù)據(jù)傳輸由BHE和A0控制。I/o端口的讀/寫選擇通信號為IOR和IOW。注意：IBM PC/XT機(jī)器實(shí)際上只使用低10位數(shù)據(jù)線進(jìn)行I/O通信端口尋址，1KB通信端口尋址。8086 I/O空間，在電腦系統(tǒng)上多使用8位通信端口。8086系統(tǒng)上的8位端口使用數(shù)據(jù)線的低8位傳輸信息，因此通信端口地址中的大多數(shù)地址為偶數(shù)地址。在現(xiàn)代電腦系統(tǒng)中，可以通過轉(zhuǎn)換電路8位通信端口地址來指定連續(xù)地址

4、。8086輸入/輸出命令輸入命令in al、portinax、port in al、dxinax、dx輸出命令outport、aloutport、ax out dx、aloutdx、ax、CPU和周圍狀態(tài)通過通信端口CPU狀態(tài)端口確定外圍設(shè)備狀態(tài)。例如：由于輸入外圍設(shè)備是否就緒(READY)轉(zhuǎn)換已結(jié)束(EOC)，輸出設(shè)備是否正在使用(BUSY)控制信息和狀態(tài)信息通常也需要以徐璐的方式傳遞CPU和外圍設(shè)備，因?yàn)閿?shù)據(jù)總線、CPU和外圍設(shè)備的資料傳輸方式、部分6.3 CPU和外圍設(shè)備的資料傳輸方式的運(yùn)行速度有很大的不同。無條件傳輸CPU不需要檢測外圍設(shè)備狀態(tài)。使用直接IN和OUT命令完成輸入和輸出1

5、。無條件輸入注：無條件、有條件、傳輸不能太頻繁。每次傳輸時(shí)外圍設(shè)備是否就緒，無條件傳輸方式，無條件輸出，MOV DX，160H OUT DX，AL輸出數(shù)據(jù)存儲在AL中160H，CPU和外圍設(shè)備上。通常由一個(gè)或幾個(gè)介面電路使用狀態(tài)端口指示外圍設(shè)備的狀態(tài)。也稱為問答式。外圍設(shè)備提前未知或工作不規(guī)則的情況下，其優(yōu)點(diǎn)通常是使用查詢或中斷工作方法解決速度匹配問題，電路和程序相對簡單。缺點(diǎn)：CPU檢查外圍設(shè)備狀態(tài)并消耗大量CPU時(shí)間，從而影響系統(tǒng)效率。查詢傳輸方法，查詢傳輸方法CPU持續(xù)檢測外圍設(shè)備狀態(tài)，僅在外圍設(shè)備滿足條件時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。功能：電路和程序很簡單，但占用了CPU時(shí)間，效率很低。通常表示一個(gè)或多

6、個(gè)外圍設(shè)備的狀態(tài)。1.輸入查詢，3狀態(tài)，緩沖區(qū)，設(shè)備，/OE，160h(數(shù)據(jù))，D7，狀態(tài)位置判斷JZ READ1 MOV DX，160H IN AL，DX；讀取數(shù)據(jù)RET READ ENDP，傳遞查詢的方法，查詢輸出，D7，d0，d0，160h(數(shù)據(jù))，查詢狀態(tài)TEST AL，1 JNZ WRITE1 RET WRITE ENDP，3 .中斷傳輸方法CPU更改活動(dòng)查詢?yōu)楸粍?dòng)中斷，提高系統(tǒng)效率1。中斷工作原理說明外設(shè)“就緒”后，向CPU請求中斷請求CPU響應(yīng)、停止當(dāng)前執(zhí)行節(jié)目、轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)斷點(diǎn)、繼續(xù)和數(shù)據(jù)更換等中斷處理稱為中斷服務(wù)程序、中斷服務(wù)程序、CPU響應(yīng)中斷、原始程序中斷的部分稱為中斷點(diǎn)

7、。斷點(diǎn)地址是中斷服務(wù)程序結(jié)束后返回原始程序重新運(yùn)行的第一個(gè)命令的地址(也稱為返回地址)。現(xiàn)場是指在進(jìn)入中斷服務(wù)程序之前CPU的每個(gè)寄存器的狀態(tài)，中斷傳輸?shù)奶卣鳎?(1)牙齒傳輸?shù)闹袛喾?wù)程序已經(jīng)過預(yù)先設(shè)計(jì)，門戶地址已知。(2)調(diào)用中斷服務(wù)節(jié)目的時(shí)間主要由外部請求決定，CPU的時(shí)間是隨機(jī)的。(3)發(fā)生中斷事件時(shí)程序執(zhí)行的位置(斷點(diǎn))不確定，CPU的位置是隨機(jī)的。(4)使用中斷傳輸。除了運(yùn)行中斷服務(wù)程序的時(shí)間外，CPU和外圍設(shè)備大部分時(shí)間都獨(dú)立工作，從而顯著提高CPU的工作效率。中斷源中斷所有可能發(fā)生的事件稱為中斷源，硬件中斷源：I/O設(shè)備、系統(tǒng)時(shí)鐘、故障源等軟件中斷源：程序中斷命令(INT 3)

8、、命令執(zhí)行錯(cuò)誤(INTO)等2。中斷模式介面電路，中斷控制1 MOV DX，160H OUT DX，AL，2)控制中斷響應(yīng)標(biāo)志寄存器Flag中的IF標(biāo)志是CPU是否允許INTR針STI位置IF=1中斷，開放中斷CLI清除IF=0禁用中斷，中斷，對于NMI，類型代碼為2。如果程序出錯(cuò)并導(dǎo)致中斷，則使用默認(rèn)類型代碼。對于中斷命令，命令具有類型代碼。中斷處理流程、保護(hù)斷點(diǎn)系統(tǒng)自動(dòng)徽標(biāo)寄存器堆棧、清除TF和IF、堆棧斷點(diǎn)CS和IP，首先按CS，然后按IP。中斷向量系統(tǒng)根據(jù)中斷類型代碼形成中斷服務(wù)程序的入口地址，轉(zhuǎn)到運(yùn)行中斷服務(wù)節(jié)目，每個(gè)中斷都有自己的處理程序。中斷服務(wù)處理進(jìn)入中斷服務(wù)程序后，通常下一步

9、是保護(hù)現(xiàn)場中斷處理恢復(fù)現(xiàn)場，返回中斷還原中斷返回命令(IRET)返回中斷：在堆棧中恢復(fù)斷點(diǎn)點(diǎn)CS:IP和FLAG，中斷處理流程，中斷優(yōu)先級，4。當(dāng)中斷優(yōu)先級系統(tǒng)中的多個(gè)中斷源同時(shí)運(yùn)行中斷請求時(shí)，CPU遵循重要性和緊急(中斷優(yōu)先級)優(yōu)先級響應(yīng)。CPU可以先響應(yīng)高優(yōu)先級中斷，然后響應(yīng)低優(yōu)先級中斷高優(yōu)先級中斷請求，以中止當(dāng)前低優(yōu)先級中斷處理(中斷嵌套)低優(yōu)先級中斷請求。無法中止高優(yōu)先級中斷處理。如果發(fā)出對等中斷請求，則等待當(dāng)前中斷處理完成，然后處理新請求、鏈優(yōu)先級隊(duì)列電路、鏈優(yōu)先級隊(duì)列電路，為此，需要將邏輯電路(稱為菊花鏈)連接到每個(gè)外圍設(shè)備的相應(yīng)接口。當(dāng)接口有中斷請求時(shí)，CPU在接受中斷時(shí)發(fā)送低級

10、/INTA信號。如果其中一個(gè)父外部設(shè)備沒有發(fā)出中斷請求信號，則牙齒級別的中斷邏輯電路()將確保中斷響應(yīng)信號/INTA保持不變地向后傳遞，以便/INTA信號可以傳遞到發(fā)送中斷請求的接口。另外，外圍設(shè)備發(fā)出中斷請求信號后，該級別中斷邏輯電路后面的中斷邏輯電路實(shí)現(xiàn)將被阻止，/INTA信號將不再傳遞到下一個(gè)接口。中斷系統(tǒng)功能、中斷優(yōu)先級編碼電路、電路說明中斷請求寄存器IR0 IR7可以分別引入對8個(gè)外圍設(shè)備的中斷請求。優(yōu)先級編碼器對當(dāng)前最高優(yōu)先級的中斷輸入進(jìn)行編碼，然后輸出。中斷服務(wù)寄存器記錄服務(wù)中的中斷申請。如果比較中斷申請的最高級別和服務(wù)中的最高級別，申請級別必須高于服務(wù)級別，才能進(jìn)行中斷申請(I

11、NT)。中斷源祖懷，5 .存在中斷源祖懷中斷請求時(shí)，查找中斷源，然后找到相應(yīng)的中斷服務(wù)節(jié)目1)響應(yīng)方式CPU收到中斷請求時(shí)，發(fā)出INTR、中斷響應(yīng)信號/INTA、中斷源收到此信號，然后將相應(yīng)的中斷類型代碼返回CPU。(例如，8086屏蔽中斷請求)2)如果有中斷申請，請轉(zhuǎn)到固定地址，NMI請求、軟件中斷請求、8051微控制器中斷系統(tǒng)3)在中斷服務(wù)程序中，通過軟件查詢中斷源、中斷源查詢、軟件查詢中斷源、查詢方法的優(yōu)點(diǎn)：查詢順序是優(yōu)先級節(jié)省硬件，不需要硬件隊(duì)列電子電路缺點(diǎn)：進(jìn)入服務(wù)程序的時(shí)間0j NZ circle jmp error next 3360 jmp cs : bx tab dw sub 1、sub2 dw sub3、sub4 dw sub5、sub6 dw sub7、sub8、DMA傳輸方法，4。 直接內(nèi)存訪問傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸需要CPU參與并占用CPU時(shí)間，而DMA方法使用專用介面電路(DMA控制器)直接在外圍設(shè)備和存儲之間執(zhí)行高速數(shù)據(jù)傳輸。DMA方法設(shè)計(jì)了大數(shù)據(jù)卷快速傳輸優(yōu)勢：速度、輸入/輸出實(shí)例、部分6.4輸入/輸出實(shí)例1設(shè)計(jì)了8個(gè)發(fā)光二極管控制、每秒一個(gè)(只有一個(gè)亮)、自上而下循環(huán)的輸出接口。數(shù)據(jù)總線D7D0的數(shù)據(jù)在鎖定74LS273后與控制發(fā)光二極管(74LS273在上升時(shí)鎖定，輸出入口電流為8mA，輸出低電平時(shí)光源發(fā)光管)地址總線A15A4通