当前位置：文档之家 › 微机接口技术课件 6 主机与外设的传送方式

微机接口技术课件 6 主机与外设的传送方式

  • 格式：ppt
  • 大小：1.03 MB
  • 文档页数：17

下载文档原格式

  / 17

合集下载

计算机与外围通道之间传送数据的方式

计算机与外围通道之间传送数据的方式

计算机与外围通道之间传送数据的方式
1.并行传输方式：在外围设备和计算机之间，进行多位数据并行传输，可以提高数据传输速度，但是对于通讯的线路布局要求高，且数据传输长度有限制。

2. 串行传输方式：通过串行传输方式，可以使用较少的线路进行数据传输，降低成本，但是数据传输速度较慢，且对于通讯的线路噪声要求高。

3. DMA传输方式：通过设置DMA控制器，使外围设备和计算机之间的数据传输直接通过内存交换，减少了CPU的负担，提高了数据传输速度。

4. 中断传输方式：外围设备向计算机发送中断请求，触发计算机读取外围设备的数据，实现数据传输，但是中断的频繁触发会导致CPU的负担增加。

在实际应用中，根据传输数据的类型、传输速度、通讯线路布局等因素综合考虑，选择合适的传输方式。

- 1 -。

第六章输入输出接口基础(CPU与外设之间的数据传输)

第六章输入输出接口基础(CPU与外设之间的数据传输)

§6.1 接口的基本概念
3、什么是微机接口技术？
处理微机系统与外设间联系的技术 注意其软硬结合的特点 根据应用系统的需要，使用和构造相应的接 口电路，编制配套的接口程序，支持和连接 有关的设备
§6.1 接口的基本概念
4、接口的功能
⑴对I/O端口进行寻址，对送来的片选信号进行 识别；
(2)根据读/写信号决定当前进行的是输入操作还 是输出操作，对输入输出数据进行缓冲和锁存 输出接口有锁存环节；输入接口有缓冲环节 实际的电路常见： 输出锁存缓冲环节、输入锁存缓冲环节
对接口内部寄存器的寻址。
P279
§6.2 CPU与外设之间数据的传送方式
CPU与外设之间传输数据的控制方式通常有 三种： 程序方式:
• 无条件传送方式和有条件传送方式
中断方式 DMA方式
§6.2 CPU与外设之间数据的传送方式
一、程序方式 指用输入/输出指令，来控制信息传输
的方式，是一种软件控制方式，根据程序控 制的方法不同，又可以分为无条件传送方式 和条件传送方式。
输入数据寄存器：保存外设给CPU的数据 输出数据寄存器：保存CPU给外设的数据
⑵ 状态寄存器
保存外设或接口电路的状态
⑶ 控制寄存器
保存CPU给外设或接口电路的命令
§6.1 接口的基本概念
接口电路的外部特性 主要体现在引脚上，分成两侧信号 面向CPU一侧的信号：
用于与CPU连接 主要是数据、地址和控制信号
程序不易阅读（不易分 清访存和访问外设）
00000
I/O 部分
§6.1 接口的基本概念
独立编址方式
FFFFF
优点：
I/O端口的地址空间独立
内存 空间
控制和地址译码电路相对简单 FFFF I/O

主机与外设的数据传送方式

主机与外设的数据传送方式

02
CATALOGUE
数据传送方式
程序控制方式
定义
程序控制方式也称为无条件传送方式，是指主设备按照预先设定 的程序，逐个从外设中读取数据。
特点
这种方式简单易懂，但效率较低，因为主设备需要不断地查询外设 状态，判断是否可以进行数据传输。
应用场景
适用于数据传输量较小，且外设速度较慢的场合。
中断传送方式
1 2
定义
同步控制方式是指主机和外设在数据传送过程中 ，严格按照事先规定的时间关系进行传送。
特点
同步控制方式要求主设备和从设备严格保持时间 同步，通常需要使用时钟信号来同步数据传输。
3
应用场景
适用于高速、大数据量、实时性要求高的数据传 输场景，如磁盘驱动器和高速打印机等。
异步控制方式
定义
01
异步控制方式是指主机和外设在数据传送过程中，不受时间限
数据传送性能指标
吞吐量
表示在单位时间内完成数据传输的量，通常以每秒传输的 字节数（Bps）或每秒传输的数据包数（pps）表示。
延迟
表示从发送端发送数据到接收端接收数据所需的时间，通 常以毫秒（ms）或秒（s）表示。
丢包率
表示在传输过程中丢失的数据包所占的比例，通常以百分 比（%）表示。
误码率
表示在传输过程中出现错误的比特数所占的比例，通常以 百分比（%）表示。
定义
中断传送方式是指主设备在完成 一个数据块传输后，通过中断通 知CPU，再由CPU进行下一个数
据块的传输。
特点
这种方式提高了数据传输的效率 ，因为主设备在传输完一个数据 块后可以立即开始下一个数据块 的传输，无需等待CPU的响应。
应用场景
适用于数据传输量较大，且外设 速度较慢的场合。

计算机和外设的数据传输ppt课件

计算机和外设的数据传输ppt课件

MOV AX,DAT
MOV DS,AX
MOV AX,COM
MOV ES,AX
；装入DS，ES
MOV DI,OFFSET BUFFER ；目的串指针
MOV COUNT,DI
；保存目的串指针
MOV CX,81
；字符行长度
CLD
；清方向标志
NEXT_IN： IN AL,56H
；读状态字
TEST AL,02H
D 7
输入状态信息
Y BUSY
N
输出数据
LOP:IN AL,STATUS_PORT
TEST AL,80H
JNE LOP
;外设正忙
MOV AL,STORE
;可以输出数据
OUT DATA_PORT,AL ;从数据口输出
查询式传输应用举例
从键盘向内存缓冲区输入1行字符，输入回车符(0DH) 或字符行超过80个字符时结束输入，并自动加1个换行 符(0AH)。
六、接口的功能
可编程功能 设置工作方式 设置控制信号 错误检测功能 检测传输错误 利用奇/偶校验位检测数据传输错误 利用程序检测状态寄存器的内容 检测覆盖错误 输入：CPU还没取走数据，该数据被另一
七 、 接 口 与 系 统 的 连 接
七、接口与系统的连接
与外部设备相连：因设备不同差别很大 与总线相连：各设备连接类似 总线收发器和逻辑电路 例如：能接收CPU的W/R#信号，确定数据传
；读状态字
TEST AL,01H
；测试输出缓冲器空闲
JZ NEXT_OUT
；忙，再测试
LODSB
；(DS:SI)取入AL
OUT 54H,AL
；字符送数据输出端口
LOOP NEXT_OUT ；输出下1个字符

第六章_基本输入输出接口技术

第六章_基本输入输出接口技术

20
6.3 CPU与外设之间的数据传送方式
[例] 设状态端口地址为086H，数据端口地址为084H，外 设忙碌D7=1，请用查询方式写出CPU从存储器缓冲区 Buffer送出1KB的数据给外设的程序段。 LEA SI , Buffer ；取Buffer的有效地址送SI MOV CX , 1000 ；循环次数 W1: MOV DX, 086H ；状态端口地址送DX W2: IN AL , DX ；从状态端口读入状态信息 AND AL，80H ； BUSY=0? JNZ W2 ； BUSY=1，返回继续查询 MOV AL,[SI] ； BUSY=0，取数据 MOV DX, 084H ；数据端口地址送DX OUT DX,AL ；数据输出到数据端口 INC SI ；SI指向下一个字节数据 LOOP W1 ；CX-1送CX≠0，循环 HLT ；CX=0，传送结束
FFFFF
内存 空间 I/O 空间
10
§6-2 I/O端口的编址与访问
二、 I/O端口地址的译码方法：
I/O端口地址译码的一般原则是：把CPU用于I/O端口寻址 的地址线分为高位地址线和低位地址线两部分：
将低位地址线直接连到I/O接口芯片的相应地址引脚， 实现片内寻址，即选中片内的端口。 将高位地址线与CPU的控制信号组合，经地址译码电 路产生I/O接口芯片的片选信号。 常见的译码器： 2/4线译码器74LS139 3/8线译码器74LS138
返回断点

6.3 CPU与外设之间的数据传送方式
关于中断的几点说明：
采用中断的数据传送方式时，外设处于主动申请地 位，CPU配合进行数据传送；CPU不必反复去查询 外设的状态，而是可以与外设“并行工作”，因此 提高了CPU的工作效率，并且更具有实时性。

微型计算机和外设间的数据传输

微型计算机和外设间的数据传输

；向外设输出数据
RET
2020/7/21
《微机原理与接口技术》第7章
10
7.3 CPU和外设之间的数据传送方式
例7-4 如图7-3-6所示，试编程实现将48000H为首地址的顺序100 个单元的数据，利用查询方式输出到外设。
START: MOV AX,4000H
AA1145
MOV DS,AX
AA1123
MOV DX，STATUS_PORT ；DX指向状态端口
START：IN AL，DX ；读状态端口信息
TEST AL，01H ；测试状态标志位D7，
JNZ START
；D7=0，外设未准备好，继续查询
MOV DX，DATA_PORT ；DX指向数据端口
MOV AL，BUF ；取数据
OUT DX，AL
1. 接受外设的DMA请求信号DMAREQ，能向外设发出 DMA响应信号DMAACK；
2. 能向CPU发出总线请求信号（HOLD），当CPU发出 总线响应信号（HLDA）后能接管对总线的控制权， 进入DMA方式；
3. 能发出地址信息，对存储器寻址并修改地址指针；
4. 能向存储器和外设发出读/写控制信号；
接口电路比较简单，只有数据的通道，一般有输出锁 存器和输入缓冲器。
需要外设总是处于准备好的状态，常用于简单的外部 设备控制。
2020/7/21
《微机原理与接口技术》第7章
6
7.3 CPU和外设之间的数据传送方式
1. 无条件传送方式
例7-1 图7-3-1为采用无条件传送方式控制的电路， 输入接口中自带有数据缓冲器，输出接口中自 DB 带有锁存器，控制开关K0～K2打开则对应发光 二极管Q0～Q2亮，开关闭合则对应发光二极管 不亮。编写这段控制程序。

微机原理与接口技术第6章_IO接口和总线

在微型计算机系统中，CPU通过接口和外设交换数据时，只有输 入（IN）和输出（OUT）两种指令，所以只能把状态信息和命 令信息当作数据来传送，并且将状态信息作为输入数据，控制信 息作为输出数据，于是三种信息都可以通过数据总线来传送了。 这三种信息被送入三种不同端口的寄存器，因而能实施不同的功 能。
6.1、 I/O接口
查询式输入代码片段
6.1、 I/O接口
查询式输出
6.1、 I/O接口
查询式输出时，状态寄存器的状态指示输出设备是否空 闲。
外设
数据线
状态线
6.1、 I/O接口
查询式输出工作过程
当输出设备将数据输出后，会发出一个ACK信号，使D触 发器翻转为0。
CPU查询到这个状态信息后，便知道外设空闲，可以执行 输出指令，将新的输出数据发送到数据总线上，同时 把数据口地址发送到地址总线上。
由地址译码器产生的译码信号和WR相“与”后，发出选 通信号，将输出数据送至8位锁存器。同时，将D触发 器置为1，并通知外设进行数据输出操作。
6.1、 I/O接口 查询式输出流程图
6.1、 I/O接口
常用的状态线有empty，busy 功能： 1、输出设备空闲，BUSY无效； 2、CPU写数据端口，输出设备输出数据，
缓冲器74LS244和74LS245 锁存器74LS373
6.1、 I/O接口 二、简单的输入输出接口芯片 1. 缓冲器74LS244和74LS245
连接在总线上的缓冲器都具有三态输出能力。 在CPU或I/O接口电路需要输入输出数据时，在它 的使能控制端EN（或G）作用一个低电平脉冲，使它的 内部的各缓冲单元接通，即处在输出0或1的透明状态。 数据被送上总线。 当使能脉冲撤除后，它处于高阻态。这时，各缓冲单元 像一个断开的开关，等于将它所连接的电路从总线脱开。 74LS244和74LS245就是最常用的数据缓冲。除缓冲作用 外，它们还能提高总线的驱动能力。

微机接口ppt课件第7章 微型计算机与外设间的数据传递


20
外部中断又分为非屏蔽中断和可屏蔽中断。
非屏蔽中断请求信号由CPU的NMI引脚输入。 NMI为边沿触发，信号一旦产生，CPU将立即 响应非屏蔽中断请求。
可屏蔽中断请求由CPU的INTR引脚输入。当 INTR为高电平时，产生可屏蔽中断请求信号。
2021/8/17
21
有可屏蔽中断请求时，CPU可以响应，也可 以不响应，能否响应此中断请求信号取决 于中断允许标志位IF的状态。
脚连接。
INTA：中断响应信号，用于接收CPU发来的中断
响应信号，低电平有效。此引脚直接与CPU的
INTA引脚连接。
2021/8/17
44
IR7~IR0：中断请求输入端，用于接收 从外设发来的中断请求信号，高电平或 上升沿有效。
A0：内部寄存器选择信号，用于对芯片 内部的两个可编程寄存器进行选择。
2021/8/17
32
每个中断向量占据4个连续的内存单元， 前两个单元存放中断服务程序的偏移地址，
后两个单元存放中断服务程序的段地址， 由此确定中断服务程序在内存中的入口地址。
2021/8/17
33
可屏蔽中断是从CPU外部的中断控制逻辑获 得中断类型号
非可屏蔽中断的中断类型号是2 内部中断的中断类型号由指令或硬件决定。
2021/8/17
6
2021/8/17
7
2．查询式数据传送
查询式数据传送是指，CPU在进行数据传送 之前，必须先查询一下外设的状态，确认外 设是否准备好。
如果外设没有准备好，则继续查询，直到外 设准备好后，才进行数据传送。
2021/8/17
8
2021/8/17
9
2021/8/17
10

微型计算机和外设的数据传输课件


数据传输的发展历程与趋势
01 02 03 04
数据传输的发展历程经历了多个阶段，从最初的串行传输到现在的并 行传输和高速串行传输。
随着技术的不断发展，数据传输的速度和效率也不断提高。
目前，USB、HDMI、SATA等接口技术已经成为微型计算机和外设之 间数据传输的主流接口技术。
未来，随着技术的不断发展，数据传输的速度和效率还将进一步提高 ，同时无线传输也将成为未来数据传输的重要趋势之一。
THANKS
感谢观看
数据在传输过程中可能被非法获取、窃取或篡改，从而造成 损失。
加密技术
采用加密算法对数据进行加密处理，以保护数据的机密性和 完整性，防止数据泄露。
网络攻击与防御策略
网络攻击
网络攻击者可能通过网络漏洞、病毒、木马等手段，对微型计算机和外设进行 攻击，破坏数据传输的安全性。
防御策略
建立有效的防御体系，包括防火墙、入侵检测系统、病毒防护系统等，以防范 网络攻击，保护数据传输的安全性。
04
数据传输的应用场景
计算机与外设的连接
打印机连接
01
微型计算机可以通过USB或网络连接与打印机相连，实现文档
的打印输出。
移动存储设备
02
微型计算机可以与移动存储设备如U盘、移动硬盘等相连，实现
数据的存储和传输。
输入设备
03
微型计算机还可以连接输入设备如键盘、鼠标、触摸屏等，实
现用户对计算机的控制。
现。
在实际应用中，数据传输的速度 、稳定性和可靠性对于整个系统
的性能和可靠性至关重要。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
数据传输的定义与重要性
数据传输是指将数据从微型计算机传输到外部设 备或从外部设备传输到微型计算机的过程。

微机接口技术课件 6 主机与外设的传送方式


接口部件的I/O端口和寻址方式
端口
每个接口部件都包含一组寄存器，这些寄存器一般称端口。每个端口都 对应有端口地址。
• 数据端口 • 状态端口 • 命令端口
用于存放接口部件的数据信息。 用于存放反映接口部件的状态信息。 用于存放CPU送给接口部件的命令信息。
数据线
数据输入寄存器
外
部
数
控
地
数据输出寄存器
数据输入端口:52H ；数据输出端口:54H ；状态端口:56H；键盘输入 状态信息连D1，终端输出状 态信息连D0。利用最高位偶校验，校验出错输出错误信息；校验正确，清除校验位，传送数据
DATA_SEG SEGMENT
MESSAGE DB ‘BUFFER OVERFLOW’, 0DH, 0AH
…
DATA_SEG ENDS
中断方式
1 中断传送方式的原理
当外围设备准备好向CPU传送的数据或者外设已准备就绪接收CPU的数据，就
向CPU发中断请求，或者计算机系统有异常事故要求CPU处理, CPU暂停原程序的
执行，启动中断服务程序，转去中断处理，处理完毕后，又返回原来的断点，
继续执行原来的程序
主程序。
IRET
2 8086CPU的中断方式
1) 中断操作和中断系统 (1) 8086的中断分类 A 硬件中断(外部中断)
.NMI 不可屏蔽中断
上升沿触发; 类型码=2
NMI
.INTR 可屏蔽中断
INTR
高电平有效; IF=1时才响应中断; 类型码由申请中断的外设给CPU
8086 CPU
控制寄存器 状态寄存器 数据输入寄存器 数据输出寄存器
DMA响应 字节计数器 地址寄存器 控制寄存器 状态寄存器
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1. 数据信息 数字量：二进制表示的数据。如： 01111101 模拟量：随时间连续变化的量。如：0-----5V、0----10mA 开关量：二种状态变化的量。如：开关的开与关。
2. 状态信息 反映外设当前所处的状态。如：打印机是否有纸，是否正在打印。
3. 控制信息 用于控制外设工作。如：使打印机走纸、换页。
MOV AX, COM_SEG
MOV ES, AX
MOV DI, OFFSET BUFFER
；计数器指向缓冲区首址
MOV COUNT, DI
MOV CX, 81
；字符行长度
CLD
；清方向标志
NEXT_IN: IN AL, 56H
TEST AL, 02H
JZ NEXT_IN
IN
AL, 52H
OR AL, 0
第6章 微机和外设的数据传输
为什么要用接口电路
什么叫I/O接口
CPU和外部设备之间的数据传输叫输入/输出（I/O）。为了达到数据传 送 的目的，把CPU与外部设备连接起来的硬件电路称为I/O接口电路。
为什么要用接口电路
✓ 速度差异 ✓ 时序不匹配 ✓ 信息格式不匹配 ✓ 信息类型不匹配
CPU和输入/输出设备之间的信号
MOV CX, 17
NEXT_OUT: IN AL,56H
TEST AL, 01H
JZ NEXT_OUT
LODSB
OUT 54H, AL
LOOP NEXT_OUT
ERROR: …
；读状态端口 ；测试D1位 ；未准备好，等待，再测 ；准备好，输入字符 ；校验
；清校验位 ；字符送缓冲区 ；是否为回车符 ；不是回车，再输入 ；不是回车且溢出，转 ；加换行符
数据输入端口:52H ；数据输出端口:54H ；状态端口:56H；键盘输入 状态信息连D1，终端输出状 态信息连D0。利用最高位偶校验，校验出错输出错误信息；校验正确，清除校验位，传送数据
DATA_SEG SEGMENT
MESSAGE DB ‘BUFFER OVERFLOW’, 0DH, 0AH
…
DATA_SEG ENDS
D0—D7
端
口
地址总线
译
码
器
M/IO
WR
RD
输 出
往输出设备
锁
存
器
输
来自输入设备
入
缓
冲
器
2 条件传送方式
特点：每传送（或接收）一个数据前都要进行一次状态查询，只有在 条件满足时才进行数据传送。
1）查询式输入
数
锁
据
输 入
存
缓
器
冲
器
设
备 三
R
态
缓 DQ 冲
器
地址 译码
RD M/IO
2）查询式输出
数据
数 据
输出 设备
锁 选通信号 存 器
ACK
R Q D +5V
状 态 寄 存 器
数据总线
端口 译码
WR 地址总线
RD M/IO
BUSY
查询传送方式例1：
假设从键盘往缓冲区输入1个字符行，遇到回车符（ODH）或字符行超过80个字符时， 输入便结束，并自动加上1个换行符（OAH）。如在输入的81个字符中未见到回车符， 则在终端上输出信息“BUFFER OVERFLOW”
FLAG标志的设置可使得设备具有优先级别
；清除标志 ；读入第一个设备的状态 ；是否准备就绪 ；否，则转DEV2 ；准备就绪，调用PROC ；如标志被清除，则输入另一个数
查询传送方式例2： 多设备轮流查询（无优先级，循环查询）
TREE_IN: MOV INPUT: IN
TEST JZ CALL DEV2: IN TEST JZ CALL DEV3: IN TEST JZ CALL NO_INPUT: CMP JNZ
接口部件的I/O端口和寻址方式
端口
每个接口部件都包含一组寄存器，这些寄存器一般称端口。每个端口都 对应有端口地址。
• 数据端口 • 状态端口 • 命令端口
用于存放接口部件的数据信息。 用于存放反映接口部件的状态信息。 用于存放CPU送给接口部件的命令信息。
数据线
数据输入寄存器
外
部
数
控
地
数据输出寄存器
2）独立编址的I/O 端口
CPU有专门的I/O指令。
✓ CPU对I/O的操作使用专门的I/O操作指令； ✓ 内存和外设分别有自己的地址分布图； ✓ 因有专门的I/O指令，所以指令长度短执行时间快。
CPU和I/O间的数据传送方式
1 无条件传送方式 特点：不进行任何查询，发送端只管送，接收端只管收； 要求发送端和接收端严格同步。
JPE NO_ERROR
J 7FH
STOSB
CMP AL, 0DH
LOOPNE NEXT_IN
JNE OVERF
MOV AL, 0AH
STOSB
SUB DI, COUNT
MOV COUNT, DI
…
OVERF: MOV SI, OFFSET MESSAGE
；计算输入字符数
查询传送方式例2： 多设备轮流查询（优先级）
TREE_IN: MOV INPUT: IN
TEST JZ CALL CMP JNZ DEV2: IN TEST JZ CALL CMP JNZ DEV3: IN TEST JZ CALL NO_INPUT: CMP JNZ
FLAG, 0 AL, STAT1 AL, 20H DEV2 PROC1 FLAG, 1 INPUT AL, STAT2 AL, 20H DEV3 PROC2 FLAG, 1 INPUT AL, STAT3 AL, 20H NO_INPUT PROC3 FLAG, 1
COM_SEG SEGMENT
BUFFER
DB 82 DUP ( ? )
; 接收缓冲区
COUNT
DW ?
；计数器
COM_SEG ENDS
…
CODE SEGMENT
ASSUME DS: DATA_SEG, ES: COM_SEG, CS: CODE
STAT: MOV AX, DATA_SEG
MOV DS, AX
控制线 输
据
制
址
入
总线数据信总线息、状总线态信息、控制控制信寄息存都器 是通过状态数线据总输出设
线传送。
状态寄存器
备
端口寻址
1） 存储器对应的I/O端口
外设作为存储器的一个单元来对待，故每一个外设中的寄存器都占用 一个存储器的地址，对I/O的存取操作与对存储器的操作一样。
✓ CPU对I/O的操作可使用全部的存储器操作指令； ✓ 内存和外设的地址分布图是同一个； ✓ 不需要专门的I/O指令； ✓ 外设占用了内存地址，使内存容量减少； ✓ 需要较长的地址，指令长度加长，从而增长了指令的执行时间。