1、第第6 6章章 微型計(jì)算機(jī)的輸入微型計(jì)算機(jī)的輸入/ /輸出輸出 6.1 CPU 6.1 CPU與外設(shè)通訊的特點(diǎn)與外設(shè)通訊的特點(diǎn) 6.2 6.2 輸入輸入/ /輸出方式輸出方式 6.3 CPU 6.3 CPU與外設(shè)通訊的接口與外設(shè)通訊的接口 6.4 6.4 可用于輸入可用于輸入/ /輸出接口的輸出接口的82128212芯片芯片 6.5 CPU 6.5 CPU的輸入的輸入/ /輸出輸出 6.6 DMA 6.6 DMA傳送方式與傳送方式與DMADMA控制器控制器8237A8237A6.1 CPU與外設(shè)通訊的特點(diǎn)n存儲(chǔ)器與存儲(chǔ)器與CPU交換信息，它們?cè)跀?shù)據(jù)格式，存取速交換信息，它們?cè)跀?shù)據(jù)格式，存取速度

2、等方面根本是匹配的，也就是說(shuō)度等方面根本是匹配的，也就是說(shuō)CPU要從存儲(chǔ)器要從存儲(chǔ)器讀入指令、數(shù)據(jù)或向存儲(chǔ)器寫(xiě)入新的結(jié)果和數(shù)據(jù)，讀入指令、數(shù)據(jù)或向存儲(chǔ)器寫(xiě)入新的結(jié)果和數(shù)據(jù)，只需一條存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)指令就可完成，在硬件銜接方只需一條存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)指令就可完成，在硬件銜接方面是芯片之間的管腳銜接。面是芯片之間的管腳銜接。n而而CPU要與外部設(shè)備通訊至少有兩方面的困難：要與外部設(shè)備通訊至少有兩方面的困難：n第一、第一、CPU的運(yùn)轉(zhuǎn)速度要比外設(shè)的處置速度高很多；的運(yùn)轉(zhuǎn)速度要比外設(shè)的處置速度高很多；n第二、一臺(tái)打印機(jī)不能直接與第二、一臺(tái)打印機(jī)不能直接與CPU的管腳銜接，一的管腳銜接，一個(gè)鍵盤(pán)或者其他外設(shè)也是如此。

3、個(gè)鍵盤(pán)或者其他外設(shè)也是如此。n外部設(shè)備不能直接銜接在總線(xiàn)上。外部設(shè)備不能直接銜接在總線(xiàn)上。為什么需求I/O接口電路？微機(jī)的外部設(shè)備多種多樣任務(wù)原理、驅(qū)微機(jī)的外部設(shè)備多種多樣任務(wù)原理、驅(qū)動(dòng)方式、信息格式、以及任務(wù)速度方面動(dòng)方式、信息格式、以及任務(wù)速度方面彼此差別很大彼此差別很大它們不能與它們不能與CPUCPU直接相連直接相連必需經(jīng)過(guò)中間電路再與系統(tǒng)相連必需經(jīng)過(guò)中間電路再與系統(tǒng)相連這部分電路被稱(chēng)為這部分電路被稱(chēng)為I/OI/O接口電路接口電路6.1 CPU與外設(shè)通訊的特點(diǎn)nCPU與外設(shè)通訊具有如下特點(diǎn)：與外設(shè)通訊具有如下特點(diǎn)：n(1) 需求有接口作為需求有接口作為CPU與外設(shè)通訊的橋梁。與外設(shè)通訊的

4、橋梁。n(2) 需求有數(shù)據(jù)信息傳送之前的需求有數(shù)據(jù)信息傳送之前的“聯(lián)絡(luò)。聯(lián)絡(luò)。n(3) 要傳送的信息有要傳送的信息有3方面內(nèi)容：方面內(nèi)容：n形狀信息形狀信息n數(shù)據(jù)信息數(shù)據(jù)信息n控制信息控制信息n(1) 形狀信息形狀信息CPU與外設(shè)交換數(shù)據(jù)信息過(guò)程中的與外設(shè)交換數(shù)據(jù)信息過(guò)程中的聯(lián)絡(luò)信息，也稱(chēng)握手信號(hào)；聯(lián)絡(luò)信息，也稱(chēng)握手信號(hào)；n(2) 數(shù)據(jù)信息數(shù)據(jù)信息最根本信息，有三種方式：最根本信息，有三種方式：n數(shù)字量：按一定的編碼規(guī)范，由假設(shè)干位數(shù)組合表數(shù)字量：按一定的編碼規(guī)范，由假設(shè)干位數(shù)組合表示的數(shù)或字符示的數(shù)或字符 ；n開(kāi)關(guān)量：一位二進(jìn)制數(shù)表示兩種形狀的量開(kāi)關(guān)量：一位二進(jìn)制數(shù)表示兩種形狀的量 ，如，如

5、1表表示示開(kāi)開(kāi)，0表示表示關(guān)關(guān)等；等；n模擬量：能延續(xù)變化的量模擬量：能延續(xù)變化的量 ，如電壓、電流等，在利，如電壓、電流等，在利用計(jì)算機(jī)處置這類(lèi)量時(shí)，普通要經(jīng)過(guò)用計(jì)算機(jī)處置這類(lèi)量時(shí)，普通要經(jīng)過(guò)A/D和和D/A；n(3) 控制信息控制信息CPU發(fā)給外設(shè)的命令信息。發(fā)給外設(shè)的命令信息。普通CPU不直接與外設(shè)銜接CPU經(jīng)過(guò)接口電路與外設(shè)銜接什么是I/O接口電路？nI/O接口是位于系統(tǒng)與外設(shè)間、用來(lái)協(xié)助接口是位于系統(tǒng)與外設(shè)間、用來(lái)協(xié)助完成數(shù)據(jù)傳送和控制義務(wù)的邏輯電路完成數(shù)據(jù)傳送和控制義務(wù)的邏輯電路nPC機(jī)系統(tǒng)板的可編程接口芯片、機(jī)系統(tǒng)板的可編程接口芯片、I/O總總線(xiàn)槽的電路板適配器都是接口電路線(xiàn)槽的

6、電路板適配器都是接口電路6.1.1 I/O接口的主要功能用途 對(duì)輸入輸出數(shù)據(jù)進(jìn)展緩沖和鎖存對(duì)輸入輸出數(shù)據(jù)進(jìn)展緩沖和鎖存輸出接口有鎖存環(huán)節(jié)，輸入接口有緩沖環(huán)輸出接口有鎖存環(huán)節(jié)，輸入接口有緩沖環(huán)節(jié)節(jié)實(shí)踐的電路常用：實(shí)踐的電路常用：輸出鎖存緩沖環(huán)節(jié)，輸入鎖存緩沖環(huán)節(jié)輸出鎖存緩沖環(huán)節(jié)，輸入鎖存緩沖環(huán)節(jié) 對(duì)信號(hào)的方式和數(shù)據(jù)的格式進(jìn)展變換：對(duì)信號(hào)的方式和數(shù)據(jù)的格式進(jìn)展變換：數(shù)字量、開(kāi)關(guān)量、脈沖量數(shù)字量、開(kāi)關(guān)量、脈沖量 對(duì)對(duì)I/O端口進(jìn)展尋址端口進(jìn)展尋址 與與CPU和和I/O設(shè)備進(jìn)展聯(lián)絡(luò)設(shè)備進(jìn)展聯(lián)絡(luò)I/O接口的典型構(gòu)造控制總線(xiàn)控制總線(xiàn)CB地址總線(xiàn)地址總線(xiàn)ABI/O接口電路接口電路數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)控制控制形狀形狀數(shù)據(jù)

7、總線(xiàn)數(shù)據(jù)總線(xiàn)DBCPU外設(shè)外設(shè)控制存放器控制存放器形狀存放器形狀存放器數(shù)據(jù)存放器數(shù)據(jù)存放器1. 接口電路的內(nèi)部構(gòu)造接口電路的內(nèi)部構(gòu)造2. 接口電路的外部特性接口電路的外部特性3. 接口電路芯片的分類(lèi)接口電路芯片的分類(lèi)4. 接口電路的可編程性接口電路的可編程性1. 接口電路的內(nèi)部構(gòu)造nCPU與外設(shè)主要有數(shù)據(jù)、形狀和控制信息與外設(shè)主要有數(shù)據(jù)、形狀和控制信息需求相互交換，于是從運(yùn)用角度看內(nèi)部：需求相互交換，于是從運(yùn)用角度看內(nèi)部：n 數(shù)據(jù)存放器數(shù)據(jù)存放器n保管外設(shè)給保管外設(shè)給CPU和和CPU發(fā)往外設(shè)的數(shù)據(jù)發(fā)往外設(shè)的數(shù)據(jù)n 形狀存放器形狀存放器n保管外設(shè)或接口電路的形狀保管外設(shè)或接口電路的形狀n 控制存

8、放器控制存放器n保管保管CPU給外設(shè)或接口電路的命令給外設(shè)或接口電路的命令2. 接口電路的外部特性n主要表達(dá)在引腳上，分成兩側(cè)信號(hào)主要表達(dá)在引腳上，分成兩側(cè)信號(hào)n面向面向CPU一側(cè)的信號(hào)：一側(cè)的信號(hào)：n用于與用于與CPU銜接銜接n主要是數(shù)據(jù)、地址和控制信號(hào)主要是數(shù)據(jù)、地址和控制信號(hào)n面向外設(shè)一側(cè)的信號(hào)：面向外設(shè)一側(cè)的信號(hào)：n用于與外設(shè)銜接用于與外設(shè)銜接n提供的信號(hào)五花八門(mén)提供的信號(hào)五花八門(mén)n功能定義、時(shí)序及有效電平等差別較大功能定義、時(shí)序及有效電平等差別較大3. 接口電路芯片的分類(lèi) 接口電路中心部分往往是一塊或數(shù)塊大規(guī)接口電路中心部分往往是一塊或數(shù)塊大規(guī)模集成電路芯片接口芯片：模集成電路芯片接

9、口芯片：通用接口芯片通用接口芯片支持通用的數(shù)據(jù)輸入輸出和控制的接口芯支持通用的數(shù)據(jù)輸入輸出和控制的接口芯片片面向外設(shè)的公用接口芯片面向外設(shè)的公用接口芯片針對(duì)某種外設(shè)設(shè)計(jì)、與該種外設(shè)接口針對(duì)某種外設(shè)設(shè)計(jì)、與該種外設(shè)接口 面向微機(jī)系統(tǒng)的公用接口芯片面向微機(jī)系統(tǒng)的公用接口芯片與與CPU和系統(tǒng)配套運(yùn)用，以加強(qiáng)其總體功和系統(tǒng)配套運(yùn)用，以加強(qiáng)其總體功能能4. 接口電路的可編程性n許多接口電路具有多種功能和任務(wù)方式，許多接口電路具有多種功能和任務(wù)方式，可以經(jīng)過(guò)編程的方法選定其中一種可以經(jīng)過(guò)編程的方法選定其中一種n接口需求進(jìn)展物理銜接，還需求編寫(xiě)接接口需求進(jìn)展物理銜接，還需求編寫(xiě)接口軟件口軟件n接口軟件有兩類(lèi)

10、：接口軟件有兩類(lèi)：n初始化程序段初始化程序段設(shè)定芯片任務(wù)方式等設(shè)定芯片任務(wù)方式等n數(shù)據(jù)交換程序段數(shù)據(jù)交換程序段管理、控制、驅(qū)動(dòng)管理、控制、驅(qū)動(dòng)外設(shè)，擔(dān)任外設(shè)和系統(tǒng)間信息交換外設(shè)，擔(dān)任外設(shè)和系統(tǒng)間信息交換n存儲(chǔ)器的每個(gè)單元都分配有一個(gè)獨(dú)一的物理地址，對(duì)存儲(chǔ)器的每個(gè)單元都分配有一個(gè)獨(dú)一的物理地址，對(duì)存儲(chǔ)器的訪(fǎng)問(wèn)必需直接或間接地提供被訪(fǎng)問(wèn)的存儲(chǔ)單存儲(chǔ)器的訪(fǎng)問(wèn)必需直接或間接地提供被訪(fǎng)問(wèn)的存儲(chǔ)單元的地址。元的地址。nCPUCPU與外部設(shè)備通訊，必需使每個(gè)設(shè)備具有地址。為與外部設(shè)備通訊，必需使每個(gè)設(shè)備具有地址。為與存儲(chǔ)單元地址區(qū)分，稱(chēng)為端口地址，一個(gè)外部設(shè)備與存儲(chǔ)單元地址區(qū)分，稱(chēng)為端口地址，一個(gè)外部設(shè)備能

11、夠分配一個(gè)以上的端口地址，輸入能夠分配一個(gè)以上的端口地址，輸入(I)(I)和輸出和輸出(O)(O)端端口是經(jīng)過(guò)不可編程或可編程的芯片與口是經(jīng)過(guò)不可編程或可編程的芯片與CPUCPU的有關(guān)管腳的有關(guān)管腳銜接構(gòu)成的。銜接構(gòu)成的。n產(chǎn)生端口地址的方式與產(chǎn)生存儲(chǔ)單元地址的方式類(lèi)似。產(chǎn)生端口地址的方式與產(chǎn)生存儲(chǔ)單元地址的方式類(lèi)似。6.1.2 I/O端口的尋址方式I/OI/O端口單獨(dú)編址端口單獨(dú)編址I/OI/O地址空間獨(dú)立于存儲(chǔ)地址空間地址空間獨(dú)立于存儲(chǔ)地址空間如如8086/80888086/8088I/OI/O端口與存儲(chǔ)器一致編址端口與存儲(chǔ)器一致編址它們共享一個(gè)地址空間它們共享一個(gè)地址空間如如M6800M

12、6800I/O端口單獨(dú)編址 I/O 映像的I/O 尋址I/OI/O端口地址和存貯器單元地址分開(kāi)編址，各端口地址和存貯器單元地址分開(kāi)編址，各自有本人的地址，運(yùn)用不同的指令。自有本人的地址，運(yùn)用不同的指令。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：I/OI/O端口的地址空間獨(dú)立端口的地址空間獨(dú)立控制和地址譯碼電路相對(duì)簡(jiǎn)單控制和地址譯碼電路相對(duì)簡(jiǎn)單專(zhuān)門(mén)的專(zhuān)門(mén)的I/OI/O指令指令I(lǐng)NIN或或OUTOUT使程序明晰易讀使程序明晰易讀缺陷：缺陷：I/OI/O指令沒(méi)有存儲(chǔ)器指令豐富指令沒(méi)有存儲(chǔ)器指令豐富內(nèi)存內(nèi)存空間空間I/O空間空間FFFFF0FFFF80 x86采用采用I/O端口獨(dú)立編址端口獨(dú)立編址I/O端口與存儲(chǔ)器一致編址 存貯器

13、 映像的I/O 尋址 I/O I/O端口地址和存貯器單元一致編端口地址和存貯器單元一致編址，對(duì)址，對(duì)I/OI/O端口的訪(fǎng)問(wèn)只能用存端口的訪(fǎng)問(wèn)只能用存貯器訪(fǎng)問(wèn)指令。貯器訪(fǎng)問(wèn)指令。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：不需求專(zhuān)門(mén)的不需求專(zhuān)門(mén)的I/OI/O指令指令I(lǐng)/OI/O數(shù)據(jù)存取與存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存取一樣數(shù)據(jù)存取與存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存取一樣靈敏靈敏缺陷：缺陷：I/OI/O端口要占去部分存儲(chǔ)器地址空間端口要占去部分存儲(chǔ)器地址空間程序不易閱讀不易分清訪(fǎng)問(wèn)存貯程序不易閱讀不易分清訪(fǎng)問(wèn)存貯器還是訪(fǎng)問(wèn)外設(shè)器還是訪(fǎng)問(wèn)外設(shè)內(nèi)存內(nèi)存部分部分I/O部分部分存儲(chǔ)器空間存儲(chǔ)器空間00000FFFFF6.1.3 I/O端口地址的構(gòu)成nI/O地址的譯碼方法與存

14、儲(chǔ)器地址的譯碼方法一樣，但地址的譯碼方法與存儲(chǔ)器地址的譯碼方法一樣，但有它的特點(diǎn)：有它的特點(diǎn)：n常采用部分譯碼方式。可以是中間地址線(xiàn)不銜接、也常采用部分譯碼方式。可以是中間地址線(xiàn)不銜接、也有最低地址線(xiàn)不銜接的情況有最低地址線(xiàn)不銜接的情況n為了給系一致定的選擇余地，有些接口電路利用比較為了給系一致定的選擇余地，有些接口電路利用比較器、開(kāi)關(guān)或跨接器等進(jìn)展多組器、開(kāi)關(guān)或跨接器等進(jìn)展多組I/O地址的譯碼地址的譯碼n除采用譯碼器、門(mén)電路進(jìn)展譯碼外，除采用譯碼器、門(mén)電路進(jìn)展譯碼外，I/O地址譯碼還經(jīng)地址譯碼還經(jīng)常采用可編程邏輯器件常采用可編程邏輯器件PLDn一、存貯器一、存貯器 映像的映像的I/O 尋址方

15、式尋址方式 圖圖6.1n (僅需一個(gè)譯碼器芯片僅需一個(gè)譯碼器芯片) n二、二、 I/O 映像的映像的I/O 尋址方式尋址方式 圖圖6.2n I/O端口地址需求單獨(dú)的一個(gè)譯碼器芯片端口地址需求單獨(dú)的一個(gè)譯碼器芯片80 x86的輸入輸出指令80 x86的輸入輸出指令6.2 輸入/輸出方式 從從CPUCPU與外設(shè)通訊的特點(diǎn)可知，在數(shù)據(jù)的傳送過(guò)程中，與外設(shè)通訊的特點(diǎn)可知，在數(shù)據(jù)的傳送過(guò)程中，關(guān)鍵問(wèn)題是控制交換過(guò)程。關(guān)鍵問(wèn)題是控制交換過(guò)程。 數(shù)據(jù)傳送的控制方式有：數(shù)據(jù)傳送的控制方式有：程序控制下的數(shù)據(jù)傳送程序控制下的數(shù)據(jù)傳送經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)CPUCPU執(zhí)行程序中的執(zhí)行程序中的I/OI/O指令來(lái)完指令來(lái)完成傳送，

16、分為：無(wú)條件傳送、查詢(xún)傳送成傳送，分為：無(wú)條件傳送、查詢(xún)傳送中斷控制的傳送方式中斷控制的傳送方式直接存儲(chǔ)器存取直接存儲(chǔ)器存取DMADMA傳送懇求由外設(shè)向傳送懇求由外設(shè)向DMADMA控制器控制器DMACDMAC提出，后者向提出，后者向CPUCPU懇求總線(xiàn)，最后懇求總線(xiàn)，最后DMACDMAC利用系統(tǒng)總利用系統(tǒng)總線(xiàn)來(lái)完成外設(shè)和存儲(chǔ)器間的數(shù)據(jù)傳送線(xiàn)來(lái)完成外設(shè)和存儲(chǔ)器間的數(shù)據(jù)傳送I/OI/O處置機(jī)處置機(jī)CPUCPU委托專(zhuān)門(mén)的委托專(zhuān)門(mén)的I/OI/O處置機(jī)來(lái)管理外設(shè)，完成傳處置機(jī)來(lái)管理外設(shè)，完成傳送和相應(yīng)的數(shù)據(jù)處置送和相應(yīng)的數(shù)據(jù)處置6.2.1 程序控制傳送方式一、無(wú)條件傳送(同步傳送)方式 一、無(wú)條件傳送(

17、同步傳送)方式流程流程前往二、查詢(xún)傳送異步傳送方式n當(dāng)慢速的外設(shè)與當(dāng)慢速的外設(shè)與CPU交換數(shù)據(jù)時(shí)，常用這種交換數(shù)據(jù)時(shí)，常用這種方式。方式。n在這種方式下，在這種方式下，CPU與外設(shè)傳送數(shù)據(jù)之前，與外設(shè)傳送數(shù)據(jù)之前，先檢查外設(shè)形狀，只需在形狀滿(mǎn)足條件的情先檢查外設(shè)形狀，只需在形狀滿(mǎn)足條件的情況下才可以傳送數(shù)據(jù)。形狀的檢查是況下才可以傳送數(shù)據(jù)。形狀的檢查是CPU執(zhí)執(zhí)行一段程序完成的。行一段程序完成的。二、查詢(xún)傳送異步傳送方式n傳送前，傳送前，CPU先讀取并測(cè)試外設(shè)的形狀信息：先讀取并測(cè)試外設(shè)的形狀信息：n假設(shè)外設(shè)已預(yù)備就緒，假設(shè)外設(shè)已預(yù)備就緒，CPU才執(zhí)行輸入指令才執(zhí)行輸入指令或輸出指令與外設(shè)交換

18、數(shù)據(jù)信息；或輸出指令與外設(shè)交換數(shù)據(jù)信息；n假設(shè)外設(shè)未預(yù)備就緒，假設(shè)外設(shè)未預(yù)備就緒，CPU就繼續(xù)查詢(xún)外設(shè)就繼續(xù)查詢(xún)外設(shè)的形狀信息。的形狀信息。n對(duì)多個(gè)外設(shè)的情況，對(duì)多個(gè)外設(shè)的情況，CPU按一定順序依次查按一定順序依次查詢(xún)輪詢(xún)。先查詢(xún)的外設(shè)將優(yōu)先進(jìn)展數(shù)據(jù)詢(xún)輪詢(xún)。先查詢(xún)的外設(shè)將優(yōu)先進(jìn)展數(shù)據(jù)交換交換n查詢(xún)傳送的特點(diǎn)是：任務(wù)可靠，適用面寬，查詢(xún)傳送的特點(diǎn)是：任務(wù)可靠，適用面寬，但傳送效率低但傳送效率低流程流程前往6.2.2 中斷控制傳送方式n在異步查詢(xún)方式時(shí)，在異步查詢(xún)方式時(shí)，CPU要用大量時(shí)間去執(zhí)行形狀要用大量時(shí)間去執(zhí)行形狀查詢(xún)程序，使查詢(xún)程序，使CPU的效率大大降低。假設(shè)不要的效率大大降低。假設(shè)不要

19、CPU自動(dòng)去查詢(xún)外設(shè)的形狀，而是讓外設(shè)在預(yù)備好之后自動(dòng)去查詢(xún)外設(shè)的形狀，而是讓外設(shè)在預(yù)備好之后通知通知CPU。顯然，。顯然，CPU在沒(méi)接到外設(shè)通知前雖然做在沒(méi)接到外設(shè)通知前雖然做本人的事情，只需接到通知時(shí)才執(zhí)行與外設(shè)的數(shù)據(jù)本人的事情，只需接到通知時(shí)才執(zhí)行與外設(shè)的數(shù)據(jù)傳送任務(wù)。這樣，可大大提高傳送任務(wù)。這樣，可大大提高CPU的利用率，這種的利用率，這種方式稱(chēng)中斷方式。方式稱(chēng)中斷方式。n此方式將在第此方式將在第7章重點(diǎn)討論。但對(duì)于快速的外設(shè)，章重點(diǎn)討論。但對(duì)于快速的外設(shè)，要不斷懇求中斷，要不斷懇求中斷，CPU同樣也要用大量時(shí)間去呼應(yīng)同樣也要用大量時(shí)間去呼應(yīng)它。它。6.2.2 中斷控制傳送方式nCP

20、U在執(zhí)行程序中，在執(zhí)行程序中，被內(nèi)部或外部的事件被內(nèi)部或外部的事件所打斷，轉(zhuǎn)去執(zhí)行一所打斷，轉(zhuǎn)去執(zhí)行一段預(yù)先安排好的中斷段預(yù)先安排好的中斷效力程序；效力程序；n效力終了后，又前往效力終了后，又前往原來(lái)的斷點(diǎn)，繼續(xù)執(zhí)原來(lái)的斷點(diǎn)，繼續(xù)執(zhí)行原來(lái)的程序。行原來(lái)的程序。程序程序斷點(diǎn)斷點(diǎn)主程序主程序中斷懇求中斷懇求為為外外設(shè)設(shè)繼繼續(xù)續(xù)執(zhí)執(zhí)行行前往斷點(diǎn)前往斷點(diǎn)傳送流程傳送流程提提供供效效力力中斷效力程序中斷效力程序入口入口前往nCPUCPU在正常運(yùn)轉(zhuǎn)程序時(shí)，由于內(nèi)、外部事件在正常運(yùn)轉(zhuǎn)程序時(shí)，由于內(nèi)、外部事件有中斷懇求，有中斷懇求，CPUCPU暫時(shí)中止正在運(yùn)轉(zhuǎn)的程序，暫時(shí)中止正在運(yùn)轉(zhuǎn)的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行有中斷懇求

21、的內(nèi)、外部事件的效轉(zhuǎn)去執(zhí)行有中斷懇求的內(nèi)、外部事件的效力程序，執(zhí)行終了后又前往到被中止的程力程序，執(zhí)行終了后又前往到被中止的程序的過(guò)程。序的過(guò)程。n斷點(diǎn)：呼應(yīng)中斷時(shí)的下一條指令的地址。斷點(diǎn)：呼應(yīng)中斷時(shí)的下一條指令的地址。 中斷傳送方式是指當(dāng)外設(shè)需求與CPU進(jìn)展信息交換時(shí)，由外設(shè)向CPU發(fā)出懇求信號(hào)，使CPU暫停正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行數(shù)據(jù)的輸入/輸出操作，數(shù)據(jù)傳送終了后，CPU再繼續(xù)執(zhí)行被暫停的程序。 查詢(xún)傳送方式是由CPU來(lái)查詢(xún)外設(shè)的形狀，CPU處于自動(dòng)位置，而外設(shè)處于被動(dòng)位置。中斷傳送方式那么是由外設(shè)自動(dòng)向CPU發(fā)出懇求，等候CPU處置，在沒(méi)有發(fā)出懇求時(shí)，CPU和外設(shè)都可以獨(dú)立進(jìn)展各自的任

22、務(wù)。 n希望抑制程序控制傳送的缺乏希望抑制程序控制傳送的缺乏n外設(shè)外設(shè)CPU存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器n外設(shè)外設(shè)CPU存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器n直接存儲(chǔ)器存取直接存儲(chǔ)器存取DMAn外設(shè)外設(shè)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器n外設(shè)外設(shè)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器nCPU釋放總線(xiàn)，由釋放總線(xiàn)，由DMA控制器管理總線(xiàn)控制器管理總線(xiàn)n根本思想根本思想: :在存儲(chǔ)器和外設(shè)之間建立起直接的在存儲(chǔ)器和外設(shè)之間建立起直接的數(shù)據(jù)傳送通路，即不經(jīng)由數(shù)據(jù)傳送通路，即不經(jīng)由CPUCPU，而由專(zhuān)門(mén)的，而由專(zhuān)門(mén)的DMADMA控制器實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器和外設(shè)之間的操作。于控制器實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器和外設(shè)之間的操作。于是，傳送就不用進(jìn)展維護(hù)現(xiàn)場(chǎng)等一系列額外是，傳送就不用進(jìn)展維護(hù)現(xiàn)場(chǎng)等一系列額外操作，從而減輕

23、了操作，從而減輕了CPUCPU的負(fù)擔(dān)，因此特別適宜的負(fù)擔(dān)，因此特別適宜于高速度大批量數(shù)據(jù)傳送的場(chǎng)所。但是，這于高速度大批量數(shù)據(jù)傳送的場(chǎng)所。但是，這種方式要增設(shè)種方式要增設(shè)DMADMA控制器，硬件電路比前兩種控制器，硬件電路比前兩種方式更為復(fù)雜。方式更為復(fù)雜。n(1) (1) 由公用接口芯片由公用接口芯片DMADMA控制器控制器 ( (稱(chēng)稱(chēng)DMAC) DMAC) 控控制傳送過(guò)程，制傳送過(guò)程，n(2) (2) 當(dāng)外設(shè)需傳送數(shù)據(jù)時(shí)，經(jīng)過(guò)當(dāng)外設(shè)需傳送數(shù)據(jù)時(shí)，經(jīng)過(guò) DMAC DMAC向向CPUCPU發(fā)出總線(xiàn)懇求；發(fā)出總線(xiàn)懇求；n(3) CPU(3) CPU發(fā)出總線(xiàn)呼應(yīng)信號(hào)后，釋放總線(xiàn)；發(fā)出總線(xiàn)呼應(yīng)信號(hào)后

24、，釋放總線(xiàn)；n(4) DMAC(4) DMAC接納總線(xiàn)，控制外設(shè)、內(nèi)存之間的接納總線(xiàn)，控制外設(shè)、內(nèi)存之間的直接數(shù)據(jù)傳送。直接數(shù)據(jù)傳送。CPUDMAC內(nèi)存內(nèi)存外設(shè)外設(shè)總線(xiàn)總線(xiàn)呼應(yīng)呼應(yīng)總線(xiàn)總線(xiàn)懇求懇求內(nèi)存內(nèi)存外設(shè)外設(shè)HOLDHLDA控制/狀態(tài)DMA響應(yīng)數(shù)據(jù)READYDMA請(qǐng)求HLDAHOLDDMA控制器數(shù)據(jù)端口控制/狀態(tài)端口地址寄存器CPUDMA請(qǐng)求觸發(fā)器數(shù)據(jù)緩沖輸入設(shè)備數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器存儲(chǔ)器 n1 1I/OI/O經(jīng)經(jīng)DMACDMAC控制器向控制器向CPUCPU發(fā)出發(fā)出DMADMA懇求懇求HOLD=1HOLD=1；n2 2CPUCPU收到收到DMACDMAC的的HOLD=1HOLD=1懇求信號(hào)后，假設(shè)懇

25、求信號(hào)后，假設(shè)允許，那么使允許，那么使HLDA=1HLDA=1總線(xiàn)呼應(yīng)信號(hào)來(lái)呼應(yīng)總線(xiàn)呼應(yīng)信號(hào)來(lái)呼應(yīng)DMACDMAC的懇求，并向的懇求，并向DMACDMAC的地址存放器發(fā)送地址信的地址存放器發(fā)送地址信息，向字節(jié)計(jì)數(shù)器發(fā)送傳送的字節(jié)數(shù)，同時(shí)讓出總線(xiàn)；息，向字節(jié)計(jì)數(shù)器發(fā)送傳送的字節(jié)數(shù)，同時(shí)讓出總線(xiàn)；n3 3DMACDMAC得到總線(xiàn)控制權(quán)后，完成存貯器到得到總線(xiàn)控制權(quán)后，完成存貯器到I/OI/O的的數(shù)據(jù)傳送每傳送數(shù)據(jù)傳送每傳送1 1字節(jié)數(shù)據(jù)，地址指針修正字節(jié)數(shù)據(jù)，地址指針修正1 1次，字次，字節(jié)計(jì)數(shù)器減節(jié)計(jì)數(shù)器減1 1，直至減到，直至減到0 0；n4 4DMADMA過(guò)程終了，過(guò)程終了，DMACDMAC

26、向向CPUCPU發(fā)出終了信號(hào)發(fā)出終了信號(hào)HOLD=0HOLD=0，CPUCPU收到此信號(hào)后，使收到此信號(hào)后，使HLDA=0HLDA=0，同時(shí)收，同時(shí)收回總線(xiàn)控制權(quán)。回總線(xiàn)控制權(quán)。流程流程前往1) DMAC1) DMAC的初始化的初始化 DMAC DMAC的初始化主要做如下幾方面任務(wù)：的初始化主要做如下幾方面任務(wù)：(1) (1) 指定數(shù)據(jù)的傳送方向。即指定外設(shè)對(duì)存儲(chǔ)器是做指定數(shù)據(jù)的傳送方向。即指定外設(shè)對(duì)存儲(chǔ)器是做讀操作還是寫(xiě)操作，這就要對(duì)控制讀操作還是寫(xiě)操作，這就要對(duì)控制/ /形狀存放器中的形狀存放器中的相應(yīng)控制位置數(shù)。相應(yīng)控制位置數(shù)。(2) (2) 指定地址存放器的初值。即給出存儲(chǔ)器中用于指定

27、地址存放器的初值。即給出存儲(chǔ)器中用于DMADMA傳送的數(shù)據(jù)區(qū)的首地址。傳送的數(shù)據(jù)區(qū)的首地址。(3) (3) 指定計(jì)數(shù)器的初值。即明確有多少數(shù)據(jù)需求傳送。指定計(jì)數(shù)器的初值。即明確有多少數(shù)據(jù)需求傳送。 2) DMA2) DMA數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)傳送按以下步驟進(jìn)展按以下步驟進(jìn)展( (以數(shù)據(jù)輸入為例以數(shù)據(jù)輸入為例) ) ：(1) (1) 外圍設(shè)備發(fā)選通脈沖，把輸入數(shù)據(jù)送外圍設(shè)備發(fā)選通脈沖，把輸入數(shù)據(jù)送入緩沖存放器，并使入緩沖存放器，并使DMADMA懇求觸發(fā)器置懇求觸發(fā)器置1 1。(2) DMA(2) DMA懇求觸發(fā)器向控制懇求觸發(fā)器向控制/ /形狀端口發(fā)形狀端口發(fā)預(yù)備就緒信號(hào)，同時(shí)向預(yù)備就緒信號(hào)，同時(shí)向DM

28、ADMA控制器發(fā)控制器發(fā)DMADMA懇求信號(hào)。懇求信號(hào)。 (3) DMA(3) DMA控制器向控制器向CPUCPU發(fā)出總線(xiàn)懇求信發(fā)出總線(xiàn)懇求信號(hào)號(hào)(HOLD)(HOLD)。 (4) CPU在完成了現(xiàn)行機(jī)器周期后，即呼應(yīng)在完成了現(xiàn)行機(jī)器周期后，即呼應(yīng)DMA懇求，發(fā)出總懇求，發(fā)出總線(xiàn)允許信號(hào)線(xiàn)允許信號(hào)(HLDA)，并由，并由DMA控制器發(fā)出控制器發(fā)出DMA呼應(yīng)信號(hào)，使呼應(yīng)信號(hào)，使DMA懇求觸發(fā)器復(fù)位。此時(shí)，由懇求觸發(fā)器復(fù)位。此時(shí)，由DMA控制器接納系統(tǒng)總線(xiàn)。控制器接納系統(tǒng)總線(xiàn)。 (5) DMA控制器發(fā)出存儲(chǔ)器地址，并在數(shù)據(jù)總線(xiàn)上給出數(shù)據(jù)，控制器發(fā)出存儲(chǔ)器地址，并在數(shù)據(jù)總線(xiàn)上給出數(shù)據(jù)，隨后在讀隨后在

29、讀/寫(xiě)控制信號(hào)線(xiàn)上發(fā)出寫(xiě)的命令。寫(xiě)控制信號(hào)線(xiàn)上發(fā)出寫(xiě)的命令。 (6) 來(lái)自外設(shè)的數(shù)據(jù)被寫(xiě)入相應(yīng)存儲(chǔ)單元。來(lái)自外設(shè)的數(shù)據(jù)被寫(xiě)入相應(yīng)存儲(chǔ)單元。 (7) 每傳送一個(gè)字節(jié)，每傳送一個(gè)字節(jié)，DMA控制器的地址存放器加控制器的地址存放器加1，從而得到，從而得到下一個(gè)地址，字節(jié)計(jì)數(shù)器減下一個(gè)地址，字節(jié)計(jì)數(shù)器減1。前往。前往(5)，傳送下一個(gè)數(shù)據(jù)。如，傳送下一個(gè)數(shù)據(jù)。如此循環(huán)，直到計(jì)數(shù)器的值為此循環(huán)，直到計(jì)數(shù)器的值為0，數(shù)據(jù)傳送終了。，數(shù)據(jù)傳送終了。 3) DMA3) DMA終了終了 DMA DMA傳送終了，由傳送終了，由DMACDMAC吊銷(xiāo)總線(xiàn)懇求信吊銷(xiāo)總線(xiàn)懇求信號(hào)，從而終了號(hào)，從而終了DMADMA操作。操

30、作。CPUCPU吊銷(xiāo)總線(xiàn)允許信吊銷(xiāo)總線(xiàn)允許信號(hào)，恢復(fù)對(duì)總線(xiàn)的控制。號(hào)，恢復(fù)對(duì)總線(xiàn)的控制。 前面引見(jiàn)的三種傳送方式各有利弊，在實(shí)前面引見(jiàn)的三種傳送方式各有利弊，在實(shí)踐運(yùn)用時(shí)，要根據(jù)詳細(xì)情況選擇既能滿(mǎn)足要求，踐運(yùn)用時(shí)，要根據(jù)詳細(xì)情況選擇既能滿(mǎn)足要求，又盡能夠簡(jiǎn)單的方式。又盡能夠簡(jiǎn)單的方式。 n引入引入DMADMA方式之后，數(shù)據(jù)的傳送，尤其是控制數(shù)據(jù)的方式之后，數(shù)據(jù)的傳送，尤其是控制數(shù)據(jù)的輸入輸入/ /輸出，數(shù)據(jù)的傳送速度和呼應(yīng)時(shí)間均有很大的輸出，數(shù)據(jù)的傳送速度和呼應(yīng)時(shí)間均有很大的提高，特別是提高，特別是DMADMA控制器分擔(dān)了數(shù)據(jù)輸入控制器分擔(dān)了數(shù)據(jù)輸入/ /輸出過(guò)程的輸出過(guò)程的部分操作，但是數(shù)據(jù)

31、輸入滯后或輸出之前，有時(shí)要對(duì)部分操作，但是數(shù)據(jù)輸入滯后或輸出之前，有時(shí)要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)展運(yùn)算和處置。如數(shù)據(jù)的交換、裝配、裝配和數(shù)據(jù)進(jìn)展運(yùn)算和處置。如數(shù)據(jù)的交換、裝配、裝配和數(shù)碼的校驗(yàn)等，都要由數(shù)碼的校驗(yàn)等，都要由CPUCPU來(lái)完成。為了使來(lái)完成。為了使CPUCPU完全擺完全擺脫管理和控制輸入脫管理和控制輸入/ /輸出設(shè)備的負(fù)擔(dān)，又提出了輸出設(shè)備的負(fù)擔(dān)，又提出了I/OI/O處處置機(jī)的方式。置機(jī)的方式。n主要由主要由I/OI/O處置機(jī)承當(dāng)輸入處置機(jī)承當(dāng)輸入/ /輸出信息的操作與處置，輸出信息的操作與處置，I/OI/O處置機(jī)可以是與主處置機(jī)可以是與主CPUCPU不同的微處置器，有它本人不同的微處置器，有它

32、本人的指令系統(tǒng)，可以執(zhí)行程序來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的處置。的指令系統(tǒng)，可以執(zhí)行程序來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的處置。n1.1.同步傳送方式與接口同步傳送方式與接口n2.2.異步查詢(xún)方式與接口異步查詢(xún)方式與接口n3.3.查詢(xún)方式運(yùn)用舉例查詢(xún)方式運(yùn)用舉例n這種方式是一切傳送方式中最簡(jiǎn)這種方式是一切傳送方式中最簡(jiǎn)單的一種，所需的硬件和軟件也單的一種，所需的硬件和軟件也最少。但是運(yùn)用的前提是外設(shè)具最少。但是運(yùn)用的前提是外設(shè)具有固定的和知的定時(shí)。有固定的和知的定時(shí)。n1.1.同步輸入過(guò)程：同步輸入過(guò)程：n1 1提供端口地址，以便提供端口地址，以便CPUCPU從指定的外從指定的外設(shè)中取入數(shù)據(jù)。設(shè)中取入數(shù)據(jù)。n2 2執(zhí)行執(zhí)行INI

33、N指令或存儲(chǔ)器讀出指令。指令或存儲(chǔ)器讀出指令。n3) 3) 地址譯碼器輸出，同時(shí)產(chǎn)生地址譯碼器輸出，同時(shí)產(chǎn)生M/IOM/IO和和 RDRD控制信號(hào)。控制信號(hào)。n4 4數(shù)據(jù)從端口中輸入至數(shù)據(jù)從端口中輸入至CPUCPU存放器。存放器。nCPUCPU不查詢(xún)外設(shè)的任務(wù)形狀，默許外設(shè)一直不查詢(xún)外設(shè)的任務(wù)形狀，默許外設(shè)一直處于處于“預(yù)備好或預(yù)備好或“空閑形狀，需求時(shí)空閑形狀，需求時(shí)可隨時(shí)與之交換數(shù)據(jù)。可隨時(shí)與之交換數(shù)據(jù)。n為防止為防止CPUCPU在取外設(shè)數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)發(fā)生變化，在取外設(shè)數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)發(fā)生變化，往往在硬件上采用緩沖器或鎖存器，把外往往在硬件上采用緩沖器或鎖存器，把外設(shè)數(shù)據(jù)保管起來(lái)，緩沖器或鎖存器

34、是可編設(shè)數(shù)據(jù)保管起來(lái)，緩沖器或鎖存器是可編程或不可編程的芯片，根據(jù)它的用途稱(chēng)它程或不可編程的芯片，根據(jù)它的用途稱(chēng)它們?yōu)閭優(yōu)镮/OI/O接口芯片。接口芯片。n硬件接口電路必需保證同步輸入過(guò)程的正硬件接口電路必需保證同步輸入過(guò)程的正確執(zhí)行。確執(zhí)行。n如圖如圖6.4(a)和和6.4(b)所示。所示。無(wú)條件傳送：輸入實(shí)例MOV DX, 160H ;DX指向數(shù)據(jù)端口指向數(shù)據(jù)端口INAL, DX ;從輸入端口讀開(kāi)關(guān)形狀從輸入端口讀開(kāi)關(guān)形狀74LS244+5V10K x 8G1 G2數(shù)據(jù)總線(xiàn)數(shù)據(jù)總線(xiàn)CSRD不可編程輸入接不可編程輸入接口芯片口芯片74LS244n1.同步輸出過(guò)程同步輸出過(guò)程n1提供端口地址，

35、以便提供端口地址，以便CPU將數(shù)據(jù)送將數(shù)據(jù)送到指定的外設(shè)到指定的外設(shè)n2執(zhí)行執(zhí)行OUT指令或存儲(chǔ)器寫(xiě)指令。指令或存儲(chǔ)器寫(xiě)指令。n3地址譯碼器輸出，同時(shí)產(chǎn)生地址譯碼器輸出，同時(shí)產(chǎn)生M/IO和和WR信號(hào)。信號(hào)。n4CPU將數(shù)據(jù)輸出到端口。將數(shù)據(jù)輸出到端口。n由于由于CPU數(shù)據(jù)線(xiàn)上掛接的負(fù)載很多，為了將數(shù)據(jù)線(xiàn)上掛接的負(fù)載很多，為了將CPU數(shù)據(jù)線(xiàn)上的信息準(zhǔn)確傳送，除了正確提數(shù)據(jù)線(xiàn)上的信息準(zhǔn)確傳送，除了正確提供端口地址外，還需將數(shù)據(jù)鎖存或驅(qū)動(dòng)后提供端口地址外，還需將數(shù)據(jù)鎖存或驅(qū)動(dòng)后提供應(yīng)外設(shè)。供應(yīng)外設(shè)。n如圖如圖6.6(a)和和6.6(b)所示。所示。無(wú)條件傳送：輸出實(shí)例MOV DX, 160HMOV

36、AL, BXOUT DX, AL+5V74LS373300 x 8LE OE數(shù)據(jù)總線(xiàn)數(shù)據(jù)總線(xiàn)CSWR不可編程輸出接不可編程輸出接口芯片口芯片74LS273無(wú)條件傳送：輸入輸出接口K7K1K0+5VD0D7A0A15CPLS06反相反相驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)器LS2738D鎖存器鎖存器LS244三態(tài)三態(tài)緩沖器緩沖器8000H譯碼譯碼+5VLED0LED7CE-IOW-IOR輸輸 入入輸輸 出出從輸入端口讀開(kāi)關(guān)形狀反相后送輸出端口顯示從輸入端口讀開(kāi)關(guān)形狀反相后送輸出端口顯示無(wú)條件傳送：輸入輸出接口next:mov dx,8000h; dx指向數(shù)據(jù)端口指向數(shù)據(jù)端口in al,dx;從輸入端口讀開(kāi)關(guān)形狀從輸入端口

37、讀開(kāi)關(guān)形狀not al;反相反相out dx,al;送輸出端口顯示送輸出端口顯示call delay;調(diào)子程序延時(shí)調(diào)子程序延時(shí)jmp next;反復(fù)反復(fù)從輸入端口讀開(kāi)關(guān)形狀反相后送輸出端口顯示從輸入端口讀開(kāi)關(guān)形狀反相后送輸出端口顯示n鎖存器：由鎖存器：由D觸發(fā)器構(gòu)成觸發(fā)器構(gòu)成n通常一個(gè)器件包含通常一個(gè)器件包含8個(gè)個(gè)D觸發(fā)器觸發(fā)器n常用芯片：常用芯片：(教材圖教材圖6.4、圖、圖6.6)n74LS273n74LS374(具有三態(tài)輸出的鎖存器具有三態(tài)輸出的鎖存器)n運(yùn)用例子：發(fā)光二極管接口運(yùn)用例子：發(fā)光二極管接口簡(jiǎn)單的輸出接口舉例譯譯碼碼器器=1=1.+5VRD0D7CPQ0Q7.D0D7A0A1

38、5IOW#74LS273R輸入/輸出接口綜合運(yùn)用例子n根據(jù)開(kāi)關(guān)形狀在根據(jù)開(kāi)關(guān)形狀在7段數(shù)碼管上顯示數(shù)字或符號(hào)段數(shù)碼管上顯示數(shù)字或符號(hào)n共陽(yáng)極共陽(yáng)極7段數(shù)碼管構(gòu)造段數(shù)碼管構(gòu)造n用用74LS273作為輸出接口，把數(shù)據(jù)送到作為輸出接口，把數(shù)據(jù)送到7段數(shù)碼管段數(shù)碼管n74LS273的地址假設(shè)為的地址假設(shè)為F0Hn用用74LS244作為輸入口，讀入開(kāi)關(guān)作為輸入口，讀入開(kāi)關(guān)K0K3的形狀的形狀n74LS244的地址假設(shè)為的地址假設(shè)為F1Hn當(dāng)開(kāi)關(guān)的形狀分別為當(dāng)開(kāi)關(guān)的形狀分別為00001111時(shí)，在時(shí)，在7段數(shù)碼管段數(shù)碼管上對(duì)應(yīng)顯示上對(duì)應(yīng)顯示0Fn7段碼表段碼表(見(jiàn)下頁(yè)見(jiàn)下頁(yè)) 符號(hào)符號(hào)形狀形狀7段碼段碼.

39、gfedcba符號(hào)符號(hào)形狀形狀7段碼段碼.gfedcba000111111801111111100000110901100111201011011A01110111301001111B01111100401100110C00111001501101101D01011110601111101E01111001700000111F01110001O1 I1O2 I2O3 I3O4 I4#E1 K0K3+5VGG2AG2BCBA1174LS244D0 Q0 | Q1D7 Q2 Q3 Q4CP Q5 Q6 Q7 abcdefgDP74068個(gè)個(gè)反相器反相器74LS273Rx81174LSD0D7IOW

40、#IOR#Y0Y1F0H = 0000 0000 1111 0000F1H = 0000 0000 1111 0001&1A7A4A15A8A3A2A1A0D0D1D2D3譯碼電路譯碼電路相應(yīng)程序段如下：相應(yīng)程序段如下：Seg7DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07HDB7FH,67H,77H,7CH,39H,5EH,79H,71HLEABX, Seg7；取；取7段碼表基地址段碼表基地址MOV AH, 0GO:MOV DX, 0F1H；開(kāi)關(guān)接口的地址為；開(kāi)關(guān)接口的地址為F1HINAL, DX；讀入開(kāi)關(guān)形狀；讀入開(kāi)關(guān)形狀A(yù)ND AL, 0FH；保管低；保管低4位

41、位MOV SI, AX；作為；作為7段碼表的表內(nèi)段碼表的表內(nèi)位移量位移量 開(kāi)關(guān)的形狀分別為開(kāi)關(guān)的形狀分別為00001111 MOV AL, BX+SI；取；取7段碼段碼MOV DX, 0F0H；7段數(shù)碼管接口的地址為段數(shù)碼管接口的地址為F0HOUT DX, ALJMPGO6.3.2 異步查詢(xún)傳送方式及其接口查詢(xún)傳送的兩個(gè)環(huán)節(jié)查詢(xún)傳送的兩個(gè)環(huán)節(jié) 查詢(xún)環(huán)節(jié)查詢(xún)環(huán)節(jié)尋址形狀口尋址形狀口讀取形狀存放器的標(biāo)志位讀取形狀存放器的標(biāo)志位假設(shè)不就緒就繼續(xù)查詢(xún)，直至就緒假設(shè)不就緒就繼續(xù)查詢(xún)，直至就緒 傳送環(huán)節(jié)傳送環(huán)節(jié)尋址數(shù)據(jù)口尋址數(shù)據(jù)口是輸入，經(jīng)過(guò)輸入指令從數(shù)據(jù)端口讀是輸入，經(jīng)過(guò)輸入指令從數(shù)據(jù)端口讀入數(shù)據(jù)入數(shù)據(jù)

42、是輸出，經(jīng)過(guò)輸出指令向數(shù)據(jù)端口輸是輸出，經(jīng)過(guò)輸出指令向數(shù)據(jù)端口輸出數(shù)據(jù)出數(shù)據(jù)輸入形狀輸入形狀就緒？就緒？數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)交換YN流流程程一、查詢(xún)輸入接口157頁(yè)IOR+5V8D鎖存器鎖存器8位位三態(tài)三態(tài)緩沖器緩沖器譯碼譯碼1位位三態(tài)三態(tài)緩沖器緩沖器RQ A0A158000H8001HD0D7D0D輸入輸入設(shè)備設(shè)備IORSTBmov dx,8000h ;DX指向形狀端口指向形狀端口status: in al,dx;讀形狀端口讀形狀端口test al,01h ;測(cè)試標(biāo)志位測(cè)試標(biāo)志位D0jz status;D00，未就緒，繼續(xù)查詢(xún)，未就緒，繼續(xù)查詢(xún) mov dx,8001h ;D01，就緒，就緒，DX數(shù)

43、據(jù)端口數(shù)據(jù)端口 in al,dx;從數(shù)據(jù)端口輸入數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)端口輸入數(shù)據(jù)n當(dāng)當(dāng)CPU將數(shù)據(jù)送給外部設(shè)備時(shí)，由于將數(shù)據(jù)送給外部設(shè)備時(shí)，由于CPU執(zhí)行執(zhí)行速度很快，外設(shè)能否及時(shí)地把數(shù)據(jù)取走？速度很快，外設(shè)能否及時(shí)地把數(shù)據(jù)取走？n假設(shè)外設(shè)沒(méi)有取走前一個(gè)數(shù)據(jù)，假設(shè)外設(shè)沒(méi)有取走前一個(gè)數(shù)據(jù)，CPU不能立不能立刻再輸出下一個(gè)數(shù)據(jù)，否那么，數(shù)據(jù)就會(huì)喪刻再輸出下一個(gè)數(shù)據(jù)，否那么，數(shù)據(jù)就會(huì)喪失覆蓋。因此，外設(shè)取走一個(gè)數(shù)據(jù)就要失覆蓋。因此，外設(shè)取走一個(gè)數(shù)據(jù)就要發(fā)出一個(gè)形狀信息，通知發(fā)出一個(gè)形狀信息，通知CPU如今緩沖區(qū)的如今緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)取走了，緩沖區(qū)內(nèi)空著，可以再輸出下數(shù)據(jù)取走了，緩沖區(qū)內(nèi)空著，可以再輸出下一個(gè)數(shù)據(jù)。

44、一個(gè)數(shù)據(jù)。二、查詢(xún)輸出接口8D鎖存器鎖存器譯碼譯碼1位位三態(tài)三態(tài)緩沖器緩沖器RQ A0A158000H8001HD0D7D7D+5V輸出輸出設(shè)備設(shè)備ACKIOWIORmov dx,8000h ;DX指向形狀端口指向形狀端口status: in al,dx;讀取形狀端口的形狀數(shù)據(jù)讀取形狀端口的形狀數(shù)據(jù)test al,80h ;測(cè)試標(biāo)志位測(cè)試標(biāo)志位D7jnz status;D71，未就緒，繼續(xù)查詢(xún)，未就緒，繼續(xù)查詢(xún) mov dx,8001h ;D70，就緒，就緒，DX數(shù)據(jù)端口數(shù)據(jù)端口mov al,buf ;變量變量buf送送ALout dx,al;將數(shù)據(jù)輸出給數(shù)據(jù)端口將數(shù)據(jù)輸出給數(shù)據(jù)端口n輸出設(shè)備

45、：打印機(jī)。輸出設(shè)備：打印機(jī)。n接納數(shù)據(jù)線(xiàn)：接納數(shù)據(jù)線(xiàn)：nDB0DB7：?jiǎn)蜗颉⒂捎?jì)算機(jī)輸入打印機(jī)：?jiǎn)蜗颉⒂捎?jì)算機(jī)輸入打印機(jī)n聯(lián)絡(luò)信號(hào)聯(lián)絡(luò)信號(hào)nSTB：輸入，數(shù)據(jù)選通訊號(hào)：輸入，數(shù)據(jù)選通訊號(hào)nBUSY：忙忙信號(hào)，由打印機(jī)輸出，有效表示打信號(hào)，由打印機(jī)輸出，有效表示打印機(jī)正忙于處置上一個(gè)數(shù)據(jù)印機(jī)正忙于處置上一個(gè)數(shù)據(jù)nACK：應(yīng)對(duì)應(yīng)對(duì)信號(hào)，打印機(jī)輸出信號(hào)，有效表示信號(hào)，打印機(jī)輸出信號(hào)，有效表示打印機(jī)已取走數(shù)據(jù)線(xiàn)上的數(shù)據(jù)打印機(jī)已取走數(shù)據(jù)線(xiàn)上的數(shù)據(jù)nERR：出錯(cuò)出錯(cuò)信號(hào)，當(dāng)送入打印機(jī)的命令格式有信號(hào)，當(dāng)送入打印機(jī)的命令格式有錯(cuò)時(shí)，打印機(jī)立刻打印一行出錯(cuò)信息錯(cuò)時(shí)，打印機(jī)立刻打印一行出錯(cuò)信息n74LS244和

46、和74LS273芯片只能作為輸入接口芯片只能作為輸入接口或輸出接口。或輸出接口。nINTEL公司的公司的8212芯片，是一個(gè)芯片，是一個(gè)8位的輸入位的輸入輸出接口既可用于輸入又可用于輸出，輸出接口既可用于輸入又可用于輸出，它包括它包括8位鎖存器、三態(tài)輸出緩沖器，控制和位鎖存器、三態(tài)輸出緩沖器，控制和選擇邏輯電路和中斷懇求邏輯等部分。選擇邏輯電路和中斷懇求邏輯等部分。 n引腳圖引腳圖nMD：選擇方式信號(hào)：選擇方式信號(hào)nMD=1：輸出方式：輸出方式nMD=0：輸入方式：輸入方式n1直通式MD=0n2選通輸入選通訊號(hào)選通訊號(hào)MD=0MD=1n將兩片將兩片8212組成雙向總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器。組成雙向總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器

47、。n方向控制信號(hào)方向控制信號(hào)D控制任務(wù)：控制任務(wù)：n當(dāng)當(dāng)D=0時(shí)，上面一片時(shí)，上面一片8212被選中，數(shù)據(jù)直通緩被選中，數(shù)據(jù)直通緩沖器輸出，而下面一片沖器輸出，而下面一片8212的輸出緩沖器處于高的輸出緩沖器處于高阻態(tài)，數(shù)據(jù)從阻態(tài)，數(shù)據(jù)從A端端B端。端。n當(dāng)當(dāng)D=1時(shí)，下面一片時(shí)，下面一片8212被選中，上面一片處被選中，上面一片處于高阻態(tài)，數(shù)據(jù)從于高阻態(tài)，數(shù)據(jù)從B端端A端。端。n圖圖6.16n8088只能經(jīng)過(guò)輸入輸出指令與外設(shè)進(jìn)展數(shù)據(jù)交換；只能經(jīng)過(guò)輸入輸出指令與外設(shè)進(jìn)展數(shù)據(jù)交換；呈現(xiàn)給程序員的外設(shè)是端口呈現(xiàn)給程序員的外設(shè)是端口Port地址地址n8086用于尋址外設(shè)端口的地址線(xiàn)為用于尋址外設(shè)端

48、口的地址線(xiàn)為16條，端口最條，端口最多為多為21664K個(gè)，端口號(hào)為個(gè)，端口號(hào)為0000H FFFFHn每個(gè)端口用于傳送一個(gè)字節(jié)的外設(shè)數(shù)據(jù)每個(gè)端口用于傳送一個(gè)字節(jié)的外設(shè)數(shù)據(jù)nI/O端口尋址包括直接尋址和端口尋址包括直接尋址和DX存放器間接尋址存放器間接尋址n64K個(gè)端口無(wú)需分段，設(shè)計(jì)有兩種尋址方式個(gè)端口無(wú)需分段，設(shè)計(jì)有兩種尋址方式n直接尋址：僅用地址線(xiàn)直接尋址：僅用地址線(xiàn)A0A7譯碼產(chǎn)生譯碼產(chǎn)生I/O端口地址，尋址端口地址，尋址00H FFH 256個(gè)個(gè)端口，操作數(shù)端口，操作數(shù)i8表示端口號(hào)表示端口號(hào)n間接尋址：用間接尋址：用A0A15地址線(xiàn)譯碼產(chǎn)生地址線(xiàn)譯碼產(chǎn)生I/O端口地址，可尋址全部端口

49、地址，可尋址全部64K個(gè)端口，個(gè)端口， DX存存放器的值就是端口號(hào)放器的值就是端口號(hào)n大于大于FFH的端口只能采用間接尋址方式的端口只能采用間接尋址方式n輸入指令輸入指令nIN AL,i8;字節(jié)輸入，直接尋址字節(jié)輸入，直接尋址nIN AL,DX;字節(jié)輸入，間接尋址字節(jié)輸入，間接尋址nIN AX,i8;字輸入，直接尋址字輸入，直接尋址nIN AX,DX;字輸入，間接尋址字輸入，間接尋址n輸出指令輸出指令nOUT i8,AL;字節(jié)輸出，直接尋址字節(jié)輸出，直接尋址nOUT DX,AL;字節(jié)輸出，間接尋址字節(jié)輸出，間接尋址nOUT i8,AX;字輸出，直接尋址字輸出，直接尋址nOUT DX, AX ;

50、字輸出，間接尋址字輸出，間接尋址演示演示演示演示前往前往n輸入輸出一個(gè)字節(jié)，利用輸入輸出一個(gè)字節(jié)，利用ALAL存放器存放器n輸入輸出一個(gè)字，利用輸入輸出一個(gè)字，利用AXAX存放器存放器n輸入一個(gè)字，實(shí)踐上是從延續(xù)兩個(gè)端口輸入輸入一個(gè)字，實(shí)踐上是從延續(xù)兩個(gè)端口輸入兩個(gè)字節(jié)，分別送兩個(gè)字節(jié)，分別送ALAL對(duì)應(yīng)低地址端口和對(duì)應(yīng)低地址端口和AHAH對(duì)應(yīng)高地址端口對(duì)應(yīng)高地址端口n輸出一個(gè)字，實(shí)踐上是將輸出一個(gè)字，實(shí)踐上是將ALAL對(duì)應(yīng)低地址端對(duì)應(yīng)低地址端口和口和AHAH對(duì)應(yīng)高地址端口兩個(gè)字節(jié)的對(duì)應(yīng)高地址端口兩個(gè)字節(jié)的內(nèi)容輸出給延續(xù)兩個(gè)端口內(nèi)容輸出給延續(xù)兩個(gè)端口；方法；方法1 1：字量輸入，直接尋址：字量

51、輸入，直接尋址in ax,20hin ax,20h；方法；方法2 2：字量輸入，間接尋址：字量輸入，間接尋址mov dx,20hmov dx,20hin ax,dxin ax,dx；方法；方法3：字節(jié)輸入，直接尋址：字節(jié)輸入，直接尋址in al,21hmov ah,alin al,20h；方法；方法4：字節(jié)輸入，間接尋址：字節(jié)輸入，間接尋址mov dx,21hin al,dxmov ah,aldec dxin al,dx 獨(dú)一的方法：間接尋址，字節(jié)量輸出獨(dú)一的方法：間接尋址，字節(jié)量輸出 mov al,bvar mov al,bvar；bvarbvar是字節(jié)變量是字節(jié)變量 mov dx,300h

52、 mov dx,300h out dx,al out dx,alnCPUCPU和和I/OI/O接口電路之間的數(shù)據(jù)通路是分時(shí)多接口電路之間的數(shù)據(jù)通路是分時(shí)多路復(fù)用的地址路復(fù)用的地址/ /數(shù)據(jù)總線(xiàn)數(shù)據(jù)總線(xiàn)n 8086 8086有兩種任務(wù)方式：最小方式、最大方式有兩種任務(wù)方式：最小方式、最大方式n任務(wù)在不同方式時(shí)，輸入輸出的控制信號(hào)會(huì)發(fā)任務(wù)在不同方式時(shí)，輸入輸出的控制信號(hào)會(huì)發(fā)生變化生變化n最小方式：輸入輸出信號(hào)由最小方式：輸入輸出信號(hào)由CPUCPU直接提供。直接提供。n最大方式：輸入輸出控制信號(hào)由最大方式：輸入輸出控制信號(hào)由CPUCPU的形狀線(xiàn)的形狀線(xiàn)S0,S1,S2S0,S1,S2經(jīng)經(jīng)譯碼產(chǎn)生譯碼

53、產(chǎn)生輸入輸入 MOV DX，PORT LES DI，BUFFER IN INSB 8位傳送位傳送 或或 INSW 16位傳送位傳送輸出輸出 MOV DX，PORT LDS SI，BUFFER OUT OUTSB 8位傳送位傳送 或或 OUTSW 16位傳送位傳送輸入時(shí)，用輸入時(shí)，用ES:DI指向指向RAM中的目的緩沖區(qū)中的目的緩沖區(qū)BUFFER IN；輸出時(shí)，用輸出時(shí)，用DS:SI指向指向RAM中的目的緩沖區(qū)中的目的緩沖區(qū)BUFFER OUT。假設(shè)在假設(shè)在INS或或OUTS前加反前加反復(fù)前綴復(fù)前綴REP，那么可以實(shí)現(xiàn)，那么可以實(shí)現(xiàn)端口與內(nèi)存之間成批的數(shù)據(jù)端口與內(nèi)存之間成批的數(shù)據(jù)傳送傳送n直接存

54、儲(chǔ)器存取直接存儲(chǔ)器存取DMA：n外設(shè)外設(shè)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器n外設(shè)外設(shè)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器nCPU釋放總線(xiàn)，由釋放總線(xiàn)，由DMA控制器管理控制器管理DMA方式必需由方式必需由DMAC硬件完成，硬件完成，Intel8237A是一種高性能的可編程是一種高性能的可編程DMA控制器控制器流程流程一、根本功能圖一、根本功能圖6.186.184 4個(gè)獨(dú)立的個(gè)獨(dú)立的DMADMA通道；通道；每個(gè)通道的每個(gè)通道的DMADMA懇求可分別允許或制止；懇求可分別允許或制止；每個(gè)通道的每個(gè)通道的DMADMA懇求有不同優(yōu)先權(quán)；懇求有不同優(yōu)先權(quán)；每個(gè)通道一次最多傳送每個(gè)通道一次最多傳送64K64K字節(jié)；字節(jié)；支持支持4 4 種傳送方式：種

55、傳送方式： 單字方式、數(shù)據(jù)塊方式、懇求方式、級(jí)單字方式、數(shù)據(jù)塊方式、懇求方式、級(jí)連方式連方式允許用輸入信號(hào)終了允許用輸入信號(hào)終了DMADMA傳送或重新初傳送或重新初始化；始化； 可以級(jí)連以添加通道數(shù)。可以級(jí)連以添加通道數(shù)。主機(jī)接口主機(jī)接口外設(shè)接口外設(shè)接口其它其它電源線(xiàn)電源線(xiàn) VCC、GNDCLK、RESETNC懇求線(xiàn)懇求線(xiàn)DREQ0DREQ3呼應(yīng)線(xiàn)呼應(yīng)線(xiàn)DACK0DACK3過(guò)程終了信號(hào)過(guò)程終了信號(hào)EOP地址線(xiàn)地址線(xiàn)A0A3、A4A7數(shù)據(jù)線(xiàn)數(shù)據(jù)線(xiàn)DB0DB7復(fù)用復(fù)用控制線(xiàn)控制線(xiàn) CS、MEMR、MEMW、IOR、IOW、AEN、READY、HLDA、HRQ、ADSTB 有三個(gè)根本控制邏輯塊、一個(gè)

56、內(nèi)部存放器組和一個(gè)數(shù)據(jù)與有三個(gè)根本控制邏輯塊、一個(gè)內(nèi)部存放器組和一個(gè)數(shù)據(jù)與地址緩沖器組地址緩沖器組 時(shí)序控制邏輯塊時(shí)序控制邏輯塊 根據(jù)編程規(guī)定的根據(jù)編程規(guī)定的DMAC任務(wù)方式，產(chǎn)生任務(wù)方式，產(chǎn)生DMA懇求、懇求、DMA傳送及傳送及DAM終了所需的內(nèi)部時(shí)序和外部信號(hào)。終了所需的內(nèi)部時(shí)序和外部信號(hào)。 程序命令控制塊程序命令控制塊 對(duì)對(duì)CPU編程給定的命令字和方式控制字進(jìn)展譯碼，確定編程給定的命令字和方式控制字進(jìn)展譯碼，確定DMA效力的類(lèi)型。效力的類(lèi)型。 優(yōu)先權(quán)編碼邏輯優(yōu)先權(quán)編碼邏輯 對(duì)同時(shí)有懇求的通道進(jìn)展優(yōu)先權(quán)編碼，確定哪個(gè)通道的優(yōu)先對(duì)同時(shí)有懇求的通道進(jìn)展優(yōu)先權(quán)編碼，確定哪個(gè)通道的優(yōu)先權(quán)最高。權(quán)最

57、高。164頁(yè)闡明頁(yè)闡明n作為作為DMACDMAC，8237A8237A是可控制總線(xiàn)的主模塊是可控制總線(xiàn)的主模塊n作為作為I/OI/O芯片，芯片，8237A8237A可被處置器讀寫(xiě)可被處置器讀寫(xiě)n 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)留意運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)留意8237A8237A主主-從地址的變化從地址的變化nDB7-DB0DB7-DB0：雙向數(shù)據(jù)總線(xiàn)。：雙向數(shù)據(jù)總線(xiàn)。n8237A8237A為從模塊時(shí)被處置器編程或讀形狀，為從模塊時(shí)被處置器編程或讀形狀，DB7-DB7-DB0DB0作為數(shù)據(jù)線(xiàn)，傳輸數(shù)據(jù)或命令字。作為數(shù)據(jù)線(xiàn)，傳輸數(shù)據(jù)或命令字。n8237A8237A為主模塊時(shí)為主模塊時(shí)DB7-DB0DB7-DB0輸出地址輸出地址A15-A8

58、A15-A8，在，在n M M M M傳送操作時(shí)經(jīng)傳送操作時(shí)經(jīng)DB7-DB0DB7-DB0，將，將M M數(shù)據(jù)送數(shù)據(jù)送8237A8237A暫存器。暫存器。nA3-A4A3-A4：地址線(xiàn)，從模塊時(shí)為輸入，處置器尋址：地址線(xiàn)，從模塊時(shí)為輸入，處置器尋址8237A8237A；主模塊時(shí)輸出低位地址。；主模塊時(shí)輸出低位地址。nA7-A4A7-A4：地址線(xiàn)，主模塊時(shí)輸出：地址線(xiàn)，主模塊時(shí)輸出A7-A4A7-A4。nCSCS：片選，從模塊時(shí)處置器用來(lái)尋址：片選，從模塊時(shí)處置器用來(lái)尋址8237A8237A。nIORIOR，IOWIOW：I/OI/O讀寫(xiě)控制，雙向。讀寫(xiě)控制，雙向。8237A8237A在從模塊時(shí)在

59、從模塊時(shí)為輸入，在主模塊時(shí)為輸出。為輸入，在主模塊時(shí)為輸出。nAENAEN，ADSTBADSTB輸出：輸出：8 8位地址鎖存允許及選通。在主位地址鎖存允許及選通。在主模塊時(shí)允許外部鎖存器鎖存模塊時(shí)允許外部鎖存器鎖存8237A8237A的高的高8 8位地址。位地址。nMEMRMEMR，MEMWMEMW：輸出，存儲(chǔ)器讀寫(xiě)控制，主模塊時(shí)送：輸出，存儲(chǔ)器讀寫(xiě)控制，主模塊時(shí)送存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器。nREADYREADY：輸入，預(yù)備就緒，主模塊時(shí)控制總線(xiàn)周期：輸入，預(yù)備就緒，主模塊時(shí)控制總線(xiàn)周期的長(zhǎng)度，與慢速設(shè)備同步。的長(zhǎng)度，與慢速設(shè)備同步。nRESETRESET：輸入，復(fù)位信號(hào)，復(fù)位時(shí)屏蔽存放器置：輸入，復(fù)位

60、信號(hào)，復(fù)位時(shí)屏蔽存放器置1 1，其它存放器置其它存放器置0 0。nEOPEOP：雙向。輸出時(shí)，闡明內(nèi)部通道傳送終了；：雙向。輸出時(shí)，闡明內(nèi)部通道傳送終了；輸入時(shí)，闡明外部強(qiáng)迫輸入時(shí)，闡明外部強(qiáng)迫DMADMA傳送停頓。傳送停頓。nDREQ0-DREQ3DREQ0-DREQ3：I/OI/O設(shè)備設(shè)備DMADMA懇求輸入信號(hào)。懇求輸入信號(hào)。nDACK0-DACK3DACK0-DACK3：輸出：輸出DMADMA懇求的呼應(yīng)。懇求的呼應(yīng)。nHRQHRQ：8237A8237A向處置器發(fā)出的總線(xiàn)懇求信號(hào)。向處置器發(fā)出的總線(xiàn)懇求信號(hào)。nHLDAHLDA：處置器發(fā)給：處置器發(fā)給8237A8237A的總線(xiàn)懇求呼應(yīng)信號(hào)。的總線(xiàn)