微机原理与接口技术:第08章.ppt
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1、8.1 概概 述述8.2 CPU与外设数据传送的方式与外设数据传送的方式8.3 DMA控制器控制器退出退出课件课件第第8章章 输入和输出输入和输出8.1 概概 述述8.1.1 8.1.1 输入输出的寻址方式输入输出的寻址方式输入输出的寻址方式输入输出的寻址方式CPUCPU寻址外设可以有两种方式。寻址外设可以有两种方式。寻址外设可以有两种方式。寻址外设可以有两种方式。1 1 1 1存储器对应输入输出方式存储器对应输入输出方式存储器对应输入输出方式存储器对应输入输出方式在在在在这这这这种种种种方方方方式式式式中中中中,把把把把一一一一个个个个外外外外设设设设端端端端口口口口作作作作为为为为存存存存
2、储储储储器器器器的的的的一一一一个个个个单单单单元元元元来来来来对对对对待待待待,故故故故每每每每一一一一个个个个外外外外设设设设端端端端口口口口占占占占有有有有存存存存储储储储器器器器的的的的一一一一个个个个地地地地址址址址。从从从从外外外外部部部部设设设设备备备备输输输输入入入入一一一一个个个个数数数数据据据据,作作作作为为为为一一一一次次次次存存存存储储储储器器器器读读读读的的的的操操操操作作作作;而而而而向向向向外外外外部部部部设设设设备备备备输输输输出出出出一一一一个个个个数数数数据据据据,则则则则作作作作为为为为一一一一次次次次存存存存储器写的操作。储器写的操作。储器写的操作。储器
3、写的操作。这种方式的优点是:这种方式的优点是:这种方式的优点是:这种方式的优点是:(1 1)CPUCPU对外设的操作可使用全部的存储器操作对外设的操作可使用全部的存储器操作对外设的操作可使用全部的存储器操作对外设的操作可使用全部的存储器操作指令,故指令多,使用方便。如可以对外设中的数据指令,故指令多,使用方便。如可以对外设中的数据指令,故指令多,使用方便。如可以对外设中的数据指令,故指令多,使用方便。如可以对外设中的数据(存于外设的寄存器中)进行算术和逻辑运算,进行(存于外设的寄存器中)进行算术和逻辑运算,进行(存于外设的寄存器中)进行算术和逻辑运算,进行(存于外设的寄存器中)进行算术和逻辑运
4、算,进行循环或移位等。循环或移位等。循环或移位等。循环或移位等。(2 2)内存和外设的地址分布图是同一个。)内存和外设的地址分布图是同一个。)内存和外设的地址分布图是同一个。)内存和外设的地址分布图是同一个。(3 3)不需要专门的输入输出指令以及区分是存储)不需要专门的输入输出指令以及区分是存储)不需要专门的输入输出指令以及区分是存储)不需要专门的输入输出指令以及区分是存储器还是器还是器还是器还是I/OI/O操作的控制信号。操作的控制信号。操作的控制信号。操作的控制信号。缺点是:缺点是:缺点是:缺点是:外设占用了内存单元,使内存容量减小。外设占用了内存单元,使内存容量减小。外设占用了内存单元,
5、使内存容量减小。外设占用了内存单元,使内存容量减小。2 2 2 2端口寻址的输入输出方式端口寻址的输入输出方式端口寻址的输入输出方式端口寻址的输入输出方式在在在在这这这这种种种种工工工工作作作作方方方方式式式式中中中中:CPUCPU有有有有专专专专门门门门的的的的I/OI/O指指指指令令令令,用用用用地地地地址址址址来来来来区区区区分分分分不不不不同同同同的的的的外外外外设设设设。但但但但要要要要注注注注意意意意实实实实际际际际上上上上是是是是以以以以端端端端口口口口(PortPort)作作作作为为为为地地地地址址址址的的的的单单单单元元元元,因因因因为为为为一一一一个个个个外外外外设设设设不
6、不不不仅仅仅仅有有有有数数数数据据据据寄寄寄寄存存存存器器器器还还还还有有有有状状状状态态态态寄寄寄寄存存存存器器器器和和和和控控控控制制制制命命命命令令令令寄寄寄寄存存存存器器器器,它它它它们们们们各各各各需需需需要要要要一一一一个个个个端端端端口口口口才才才才能能能能加加加加以以以以区区区区分分分分,故故故故一一一一个个个个外外外外设设设设往往往往往往往往需需需需要要要要数数数数个个个个端口地址。端口地址。端口地址。端口地址。CPUCPU用地址来选择外设。用地址来选择外设。用地址来选择外设。用地址来选择外设。要要要要寻寻寻寻址址址址的的的的外外外外设设设设的的的的端端端端口口口口地地地地址
7、址址址,显显显显然然然然比比比比内内内内存存存存单单单单元元元元的的的的地地地地址址址址要要要要少少少少得得得得多多多多。所所所所以以以以,在在在在用用用用直直直直接接接接寻寻寻寻址址址址方方方方式式式式寻寻寻寻址址址址外外外外设设设设时时时时,它它它它的的的的地地地地址址址址字字字字节节节节,通通通通常常常常总总总总要要要要比比比比寻寻寻寻址址址址内内内内存存存存单单单单元元元元的的的的地地地地址址址址少少少少一一一一个个个个字字字字节节节节,因因因因而而而而节节节节省省省省了了了了指指指指令令令令的的的的存存存存储储储储空空空空间间间间,缩缩缩缩短短短短了了了了指指指指令令令令的的的的执行
8、时间。执行时间。执行时间。执行时间。8.1.2 CPU8.1.2 CPU与与与与I/OI/O设备之间的接口信息设备之间的接口信息设备之间的接口信息设备之间的接口信息1 1 1 1数据(数据(数据(数据(DataDataDataData)在在在在微微微微型型型型机机机机中中中中,数数数数据据据据通通通通常常常常为为为为8 8位位位位、1616位位位位或或或或3232位位位位。它它它它大大大大致可以分为三种基本类型:致可以分为三种基本类型:致可以分为三种基本类型:致可以分为三种基本类型:(1 1)数字量)数字量)数字量)数字量(2 2)模拟量)模拟量)模拟量)模拟量(3 3)开关量)开关量)开关量
9、)开关量2 2 2 2状态信息(状态信息(状态信息(状态信息(StatusStatusStatusStatus)在在在在输输输输入入入入时时时时,有有有有输输输输入入入入设设设设备备备备是是是是否否否否准准准准备备备备好好好好(ReadyReady)的的的的状状状状态态态态信信信信息息息息;在在在在输输输输出出出出时时时时,有有有有输输输输出出出出设设设设备备备备是是是是否否否否有有有有空空空空(EmptyEmpty)的的的的状状状状态态态态信信信信息息息息,若若若若输输输输出出出出设设设设备备备备正正正正在在在在输输输输出出出出,则则则则以以以以忙忙忙忙(BusyBusy)指示等等。指示等等
10、。指示等等。指示等等。3 3 3 3控制信息(控制信息(控制信息(控制信息(ControlControlControlControl)控制输入输出设备启动或停止等等。控制输入输出设备启动或停止等等。控制输入输出设备启动或停止等等。控制输入输出设备启动或停止等等。状状状状态态态态信信信信息息息息和和和和控控控控制制制制信信信信息息息息与与与与数数数数据据据据是是是是不不不不同同同同性性性性质质质质的的的的信信信信息息息息,必必必必须须须须要要要要分分分分别别别别传传传传送送送送。但但但但在在在在大大大大部部部部分分分分微微微微型型型型机机机机中中中中(80868086也也也也如如如如此此此此),
11、只只只只有有有有通通通通用用用用的的的的ININ和和和和OUTOUT指指指指令令令令,因因因因此此此此,外外外外设设设设的的的的状状状状态态态态也也也也必必必必须须须须作作作作为为为为一一一一种种种种数数数数据据据据输输输输入入入入;而而而而CPUCPU的的的的控控控控制制制制命命命命令令令令也也也也必必必必须须须须作作作作为为为为一一一一种种种种数数数数据据据据输输输输出出出出。所所所所以以以以,一一一一个个个个外外外外设设设设往往往往往往往往要要要要几几几几个个个个端端端端口口口口地地地地址址址址,CPUCPU寻址的是端口,而不是笼统的外设。寻址的是端口,而不是笼统的外设。寻址的是端口,而
12、不是笼统的外设。寻址的是端口,而不是笼统的外设。8.1.3 CPU8.1.3 CPU的输入输出时序的输入输出时序的输入输出时序的输入输出时序通常通常通常通常I/OI/O接口电路的工作速度较慢,往往要插入等接口电路的工作速度较慢,往往要插入等接口电路的工作速度较慢,往往要插入等接口电路的工作速度较慢,往往要插入等待状态。待状态。待状态。待状态。8.1.4 CPU8.1.4 CPU与接口电路间数据传送的形式与接口电路间数据传送的形式与接口电路间数据传送的形式与接口电路间数据传送的形式CPUCPU与外设的信息交换称为通信与外设的信息交换称为通信与外设的信息交换称为通信与外设的信息交换称为通信(Com
13、municationCommunication)。基本的通信方式有两种:)。基本的通信方式有两种:)。基本的通信方式有两种:)。基本的通信方式有两种:并行通信并行通信并行通信并行通信数据的各位同时传送;数据的各位同时传送;数据的各位同时传送;数据的各位同时传送;串行通信串行通信串行通信串行通信数据一位一位顺序传送。数据一位一位顺序传送。数据一位一位顺序传送。数据一位一位顺序传送。8.2 CPU与外设数据传送的方式与外设数据传送的方式8.2.1 8.2.1 查询传送方式查询传送方式查询传送方式查询传送方式CPUCPU与与与与I/OI/O设设设设备备备备的的的的工工工工作作作作往往往往往往往往是是
14、是是异异异异步步步步的的的的,很很很很难难难难保保保保证证证证当当当当CPUCPU执执执执行行行行输输输输入入入入操操操操作作作作时时时时,外外外外设设设设已已已已把把把把要要要要输输输输入入入入的的的的信信信信息息息息准准准准备备备备好好好好了了了了;而而而而当当当当CPUCPU执执执执行行行行输输输输出出出出时时时时,外外外外设设设设的的的的寄寄寄寄存存存存器器器器(用用用用于于于于存存存存放放放放CPUCPU输输输输出出出出数数数数据据据据的的的的寄寄寄寄存存存存器器器器)一一一一定定定定是是是是空空空空的的的的。所所所所以以以以,通通通通常常常常程程程程序序序序控控控控制制制制的的的的
15、传传传传送送送送方方方方式式式式在在在在传传传传送送送送之之之之前前前前,必必必必须须须须要要要要查查查查询询询询一一一一下下下下外外外外设设设设的的的的状状状状态态态态,当当当当外外外外设设设设准准准准备备备备就就就就绪绪绪绪了了了了才才才才传传传传送送送送;若若若若未未未未准准准准备备备备好好好好,则则则则CPUCPU等待。等待。等待。等待。1 1 1 1查询式输入查询式输入查询式输入查询式输入在输入时,在输入时,在输入时,在输入时,CPUCPU必须了解外设的状态,看外设是必须了解外设的状态,看外设是必须了解外设的状态,看外设是必须了解外设的状态,看外设是否准备好。否准备好。否准备好。否准
16、备好。当当当当输输输输入入入入设设设设备备备备的的的的数数数数据据据据已已已已准准准准备备备备好好好好后后后后,发发发发出出出出一一一一个个个个选选选选通通通通信信信信号号号号,一一一一边边边边把把把把数数数数据据据据送送送送入入入入锁锁锁锁存存存存器器器器,一一一一边边边边使使使使D D触触触触发发发发器器器器为为为为“1”“1”,给给给给出出出出“准准准准备备备备好好好好”Ready”Ready的的的的状状状状态态态态信信信信号号号号。而而而而数数数数据据据据与与与与状状状状态态态态必必必必须须须须由由由由不不不不同同同同的的的的端端端端口口口口输输输输至至至至CPUCPU数数数数据据据据
17、总总总总线线线线。当当当当CPUCPU要要要要由由由由外外外外设设设设输输输输入入入入信信信信息息息息时时时时,先先先先输输输输入入入入状状状状态态态态信信信信息息息息,检检检检查查查查数数数数据据据据是是是是否否否否已已已已准准准准备备备备好好好好,当当当当数数数数据据据据已已已已经经经经准准准准备备备备好好好好后后后后,才才才才输输输输入入入入数数数数据据据据。读读读读入入入入数数数数据据据据的的的的指令,使状态信息清指令,使状态信息清指令,使状态信息清指令,使状态信息清“0”“0”。这种查询输入方式的程序流程图,如图这种查询输入方式的程序流程图,如图这种查询输入方式的程序流程图,如图这种
18、查询输入方式的程序流程图,如图8-118-11所示。所示。所示。所示。2 2 2 2查询式输出查询式输出查询式输出查询式输出同样的,在输出时同样的,在输出时同样的,在输出时同样的,在输出时CPUCPU也必须了解外设的状态,也必须了解外设的状态,也必须了解外设的状态,也必须了解外设的状态,看外设是否有空(即外设不是正处在输出状态,或外看外设是否有空(即外设不是正处在输出状态,或外看外设是否有空(即外设不是正处在输出状态,或外看外设是否有空(即外设不是正处在输出状态,或外设的数据寄存器是空的,可以接收设的数据寄存器是空的,可以接收设的数据寄存器是空的,可以接收设的数据寄存器是空的,可以接收CPUC
19、PU输出的信息),输出的信息),输出的信息),输出的信息),若有空,则若有空,则若有空,则若有空,则CPUCPU执行输出指令,否则就等待。执行输出指令,否则就等待。执行输出指令,否则就等待。执行输出指令,否则就等待。查询式输出的程序流程图如图查询式输出的程序流程图如图查询式输出的程序流程图如图查询式输出的程序流程图如图8-148-14所示。所示。所示。所示。8.2.2 8.2.2 中断传送方式中断传送方式中断传送方式中断传送方式在在在在上上上上述述述述的的的的查查查查询询询询传传传传送送送送方方方方式式式式中中中中,CPUCPU要要要要不不不不断断断断地地地地询询询询问问问问外外外外设设设设,
20、当当当当外外外外设设设设没没没没有有有有准准准准备备备备好好好好时时时时,CPUCPU要要要要等等等等待待待待,不不不不能能能能进进进进行行行行别别别别的的的的操操操操作作作作,这这这这样样样样就就就就浪浪浪浪费费费费了了了了CPUCPU的的的的时时时时间间间间。而而而而且且且且许许许许多多多多外外外外设设设设的的的的速速速速度度度度是是是是较较较较低低低低的的的的,如如如如键键键键盘盘盘盘、打打打打印印印印机机机机等等等等等等等等,它它它它们们们们输输输输入入入入或或或或输输输输出出出出一一一一个个个个数数数数据据据据的的的的速速速速度度度度是是是是很很很很慢慢慢慢的的的的,在在在在这这这这
21、个个个个过过过过程程程程中中中中,CPUCPU可可可可以以以以执执执执行行行行大大大大量量量量的的的的指指指指令令令令。为为为为了了了了提提提提高高高高CPUCPU的的的的效效效效率率率率,可可可可采采采采用用用用中中中中断断断断的的的的传传传传送送送送方方方方式式式式:在在在在输输输输入入入入时时时时,若若若若外外外外设设设设的的的的输输输输入入入入数数数数据据据据已已已已存存存存入入入入寄寄寄寄存存存存器器器器;在在在在输输输输出出出出时时时时,若若若若外外外外设设设设已已已已把把把把上上上上一一一一个个个个数数数数据据据据输输输输出出出出,输输输输出出出出寄寄寄寄存存存存器器器器已已已已
22、空空空空,由由由由外外外外设设设设向向向向CPU CPU 发发发发出出出出中中中中断断断断请请请请求求求求,CPUCPU就就就就暂暂暂暂停停停停原原原原执执执执行行行行的的的的程程程程序序序序(即即即即实实实实现现现现中中中中断断断断),转转转转去去去去执执执执行行行行输输输输入入入入或或或或输输输输出出出出操操操操作作作作(中中中中断断断断服服服服务务务务),待待待待输输输输入入入入输输输输出出出出操操操操作作作作完完完完成成成成后后后后即即即即返返返返回回回回,CPUCPU再再再再继继继继续续续续执执执执行行行行原原原原来来来来的的的的程程程程序序序序。这这这这样样样样就就就就可可可可以以
23、以以大大大大大大大大提提提提高高高高CPUCPU的的的的效效效效率率率率,而而而而且且且且允允允允许许许许CPUCPU与与与与外外外外设设设设(甚甚甚甚至至至至多多多多个个个个外外外外设设设设)同时工作。同时工作。同时工作。同时工作。8.2.3 8.2.3 直接数据通道传送(直接数据通道传送(直接数据通道传送(直接数据通道传送(DMADMA)中中中中断断断断传传传传送送送送仍仍仍仍是是是是由由由由CPUCPU通通通通过过过过程程程程序序序序来来来来传传传传送送送送,每每每每次次次次要要要要保保保保护护护护断断断断点点点点,保保保保护护护护现现现现场场场场需需需需用用用用多多多多条条条条指指指指
24、令令令令,每每每每条条条条指指指指令令令令要要要要有有有有取取取取指指指指和和和和执执执执行行行行时时时时间间间间。这这这这对对对对于于于于一一一一个个个个高高高高速速速速I/OI/O设设设设备备备备,以以以以及及及及成成成成组组组组交交交交换换换换数数数数据据据据的的的的情情情情况况况况,例例例例如如如如磁磁磁磁盘盘盘盘与与与与内内内内存存存存间间间间的的的的信信信信息息息息交交交交换换换换,就就就就显显显显得得得得速度太慢了。速度太慢了。速度太慢了。速度太慢了。所以希望用硬件在外设与内存间直接进行数据交所以希望用硬件在外设与内存间直接进行数据交所以希望用硬件在外设与内存间直接进行数据交所以
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- 微机 原理 接口 技术 08
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