微机原理与接口技术 南京信息工程大学第6章-输入输出技术

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6.2.1 I/O端口
数据端口 端口包括缓冲器、锁存器
存放外设与CPU之间交换的数据，是主机与外设之间交 换的最基本信息，主要起数据缓冲作用。
状态端口
反映外设的状态
反映外设的工作状态。通过接口向CPU传送，用READY 信号表示设备是否准备就绪；用BUSY表示输出设备是否可以 接受数据。
命令端口
(AL) = (28H端口) = 0AFH
(AH) = (29H端口) = 50H 若(300H端口)=69H,执行 MOV DX, 300H 后 IN AL，DX
(AL) = (300H端口) = 69H
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IN AL, 21H
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累加器专用传送指令
OUT 指令 将AL或AX中的内容传送到一个输出端口 指令格式 含义
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I/O端口的编址方法
8086是哪一种编址方式？存储器统一编址或端口独立编 址？ 第三章指令系统中介绍过IN和OUT指令，用于端口的 数据传送，采用端口独立编址方式。 8 0 8 6 总 线
MEMR、MEMW
A19-A0
IOR、IOW 、AEN
存储器
A15-A0
输入/输出
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I/O端口的编址方法
1A1 2Y4 1A2 2Y3 1A3 2Y2 1A4 2Y1
1Y1 2A4 1Y2 2A3 1Y3 2A2 1Y4 2A1
18 17 16 15 14 13 12 11
2G 1G
74LS244
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74LS245
双向的8路数据缓冲器
G:低电平有效的 门控输入端
DIR:方向控制端， 1:A→B,0:B→A
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第6章 输入输出接口技术
第6章 输入输出接口技术
I/O接口概述
I/O端口及其编址方法
输入/输出方式及其接口
2
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6.1 I/O接口概述
微型计算机系统 主 机 CPU子系统
信息处理与控制 信息存储
存储器子系统
与CPU进行数据交换
I/O子系统
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6.1 I/O接口概述
微机系统接口框图： 由接口挂接 I/O设备与 CPU，有两个侧面， CPU 一个面向CPU，一个 面向外设
地址重叠 I/O端口
MOV [0], AL
0
n-1 存储器
0 把AL的内容送到地址为DS:0的存储单元。 n-1 IN [0], AL
把AL的内容送到地址为0的端口。
m-1
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编址方法对比
存储器统一编址 优点 简化了指令系统的设计 对端口的操作更灵活 缺点 I/O端口占用存储单元 的地址空间 端口独立编址 优点 I/O和访问存储器的指 令分开，程序可读性好 I/O指令短，执行速度 快 I/O端口不要占用内存 空间 I/O译码电路简单 缺点 需要专门的I/O指令和 控制信号
OUT port，AL
OUT DX，AL OUT DX，AX
(AL)→ (port端口)
(AL)→((DX)端口) (AL)→((DX)端口,(AH)→((DX)+1端口)
OUT port，AX (AL)→(port 端口),(AH)→(port +1端口)
若端口地址超过255时，则必须用DX保存端口地址，这样用 DX作端口寻址最多可寻找64K个端口。
存放CPU发出的命令字
CPU通过接口传送给外设的，CPU通过控制信息控制外 设的工作。如控制外设的启动和停止等。
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6.2.1 I/O端口
接口
接CPU的DB 接CPU的AB 接CPU的CB
数据输入寄存器 （数据端口） 数据输出寄存器 （数据端口） 状态寄存器 （状态端口） 控制寄存器 （命令端口） 主机与外设连接示意图
程序控制传输方式
输出过程
执行指令 OUT 34H，AL; (AL)=12H
12H 12H 锁存器 (8)
到输出外设
数据总线 34H 地址译码 1
0 M/IO
地址总线
0 WR 当快速的外设做好接收数据的准备工作 后，再把数据取走。
I/O端口
0
n− 1 n
把BL的内容送到地址为PORT1的端口。
MOV [PORT2], BL； n≤ PORT2≤m−1 把BL的内容送到地址为PORT2的存储单元。
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存储器 m−1
I/O端口的编址方法
端口独立编址 把I/O端口看成是独立于存储器的I/O空间。I/O端口的地址 可以与存储器相同。 靠指令区分对存储器操作还是I/O端口操作。
所以端口必须编址才能进行读写操作！
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6.2
I/O端口及其编址方法
1
I/O端口
2
I/O端口的编址方法
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I/O端口的编址方法
主机在进行I/O操作时需要区分不同的端口，因此需要 给每个端口分配一个地址。 存储器统一编址 与存储器统一编址就是把一个端口当成一个存储器单元 对待，主机访问端口与访问存储器完全一样。如 MOV [PORT1], BL； 0≤ PORT1≤n−1
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3 4 7 8 13 14 17 18 11 1
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 OE G
Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7
2 5 6 9 12 15 16 19
74LS737
6.3
输入/输出方式及其接口
1 2 3 4
程序控制传输方式 中断传输方式
DMA方式
4种I/O方式的比较
(AL)←(port端口)
(AL)← (port端口),(AH)←(port+1端口) (AL)←((DX)端口) (AL)←((DX)端口),(AH)←((DX)+1端口)
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累加器专用传送指令
若(28H端口)=1010 1111B,执行 IN AL，28H 后 (AL) = (28H端口) = 0AFH 若(28H端口)=1010 1111B,(29H端口)= 0101 0000B 执行 IN AX，28H 后
端口地址
0000 0001 00FE …
端口
** ** ** ** ** ** … ** ** …
备注
存储器地址 00000 00001 000FE 00100 00101 0FFFE 0FFFF … …
存储单元 ** ** … ** ** ** … ** **
64K
00FF 0100 0101 FFFE FFFF …
输入过程
执行指令 IN AL, 34H; （34H）=12H
三态 缓冲器 (8)
12H
数据总线
地址译码 34H 地址总线
来自输入设备 的数据
1
0 M/IO
0 RD 在输入数据时，不允许多个外设同时把数据送到数据总 线上，以免引起总线竞争而毁坏总线，为此必须在输入 寄存器和数据总线之间放一个缓冲器，只有CPU发出的 选通命令到达时，特定的输入缓冲器才被选通，外设送 来的数据才抵达数据总线。 36
2 3 4 5 6 7 8 9
A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 G DIR
B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7
18 17 16 15 14 13 12 11
19 1
74LS245
32
74LS373
锁存器具有暂存数据的能力，能在数据传输过程中将数据 锁存住，在此后的任何时间，在输出信号的作用下将数据传输 出去。 74LS373有两个控制输入端： OE 0 0 0 1 G 1 1 0 X D 1 0 X X Q 1 0 锁存 高阻 输出允许端OE 输入使能端G
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累加器专用传送指令
若(AL)=1100 1100B,执行 OUT 21H，AL 后 (21H端口) = (AL) = 0CCH 若(AL)=1010 0110B,执行 MOV DX, 21BH 后 OUT DX，AL (21BH端口)= (AL) = 0A6H
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OUT 43H, AL
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课堂练习
点阵打印机 激光打印机 喷墨打印机 X-Y记录仪 CRT显示器 液晶显示器 绘图仪
硬盘 光盘 软驱 U盘
4
6.1 I/O接口概述
CPU和I/O设备之间的信号种类
数字量：由键盘、磁盘等输入的信息，或是主机从给打印机、 磁盘、显示器的信息，通常以二进制形式的数据或ASCII码表 示的数据及字符。
模拟量：如果一个微机系统是用于控制的，则多数情况下的 输入信息是连续变化的模拟量，如温、压力、流量等。这些 信息需要经过A/D转换才能输入计算机处理；相反计算机输出 的数字量要经过D/A转换，变成模拟量才能控制现场设备。 开关量：通常表示两个状态，如开关的闭合、电机的运转和 停止等，这些量用1位二进制表示即可。
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程序控制传输方式
主机直接通过I/O指令对I/O接口进行操作访问，主机与外设 交换信息的每个过程均在程序中表示出来。
无条件传输方式(同步方式)
当确信外设总是处于准备好或空闲状态，即外设与主机同 步，则主机无需询问接口的状态，可以直接由I/O指令访问相应 的I/O端口，输入或输出数据。
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程序控制传输方式
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6.2
:
I/O端口及其编址方法
1
I/O端口
2
I/O端口的编址方法
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6.2.1 I/O端口
接口功能的实现——交换各种信息 为了完成CPU与外设之间的信息交换，通常在接口部件中 要传送三种信息：数据信息、状态信息、控制信息。
这三种信息都通过接口电路传送，分别送入不同的寄存器， 这些寄存器和它们的逻辑控制电路统称为I/O端口。 传送这三类信息的端口分别叫做：数据端口、状态端口、 控制(命令)端口。