文档介绍：第5章
输入输出技术
本章内容
接口电路的功能和I/O端口的编址
简单接口电路及应用
微机与I/O设备间的信息交换方式、各自优缺点和使用场合
DMA方式的原理和DMA控制器的功能、初始化(了解)
I/O接口
一、I/O接口概述
计算机系统把处理器和主存储器以外部分称为输入/输出系统,包括输入输出设备、输入输出接口和输入输出软件。
I/O接口是将外设连接到系统总线上的一组逻辑电路的总称。接口的作用:对于主机,接口提供外部设备工作状态及数据;对于外部设备,接口电路传达主机给外设的控制命令和数据,从而使主机与外设之间能协调一致地工作。
主机与外设间交换信息存在以下问题:
速度匹配;
信号驱动能力;
信号形式和电平匹配;
信息格式(字节流、块、数据包、帧) ;
时序匹配。
CPU
数据
状态
控制
外
设
I/O接口
(4)根据寻址信息选择外设。
I/O接口
I/O接口的基本功能
一、I/O接口概述
(1)命令、数据和状态的缓冲、隔离和锁存;
“输入要三态,输出要锁存”原则。
(2)信息形式和格式转换;
(3)信息的输入输出;
控制、监测和管理I/O接口与外设。
I/O接口
二、I/O端口的编址方式
为了完成上述功能,CPU与I/O接口进行通信是通过I/O接口内部的一组寄存器来实现的,这些寄存器统称为I/O端口。
I/O端口寄存器:
数据端口寄存器;
状态端口寄存器;
控制端口寄存器。
CPU
数据
状态
控制
外设
不同外设具有的端口数各不相同,计算机为每一个端口都赋予一个惟一编号,称为端口地址(或端口号)。
编址方式:统一编址、独立编址
二、I/O端口的编址方式
I/O接口
(1)I/O端口与内存统一编址
端口与存储器单元在同一个地址空间中进行编址;
优点
指令统一,灵活;
访问控制信号统一,使用同一组的地址/控制信号。
缺点
内存可用地址空间减小
0
地址空间(共1MB)
内存地址
(960KB)
I/O地址
(64KB)
FFFFFH
EFFFFH
F0000H
(2)I/O端口与内存独立编址
内存储器和I/O端口各自有自己独立的地址空间;
I/O接口
优点:内存地址空间不受I/O编址的影响。
缺点:I/O指令功能较弱,使用不同的读写控制信号。
00000H
内存地址空间
内存空间
(1MB)
I/O空间
(64KB)
FFFFH
FFFFFH
I/O地址空间
0000H
I/O接口
三、8088/8086的I/O端口编址
(1)采用I/O独立编址方式(地址线与存储器共用)
(2)地址线上的地址信号用IO/M (IO/M)来区分
(3)I/O操作只使用20根地址线中的16根:A15~A0
(4)可寻址的I/O端口数为64K(65536)个
(5)I/O地址范围为0~FFFFH
(6)IBM PC只使用了1024个I/O地址(0~3FFH)
8
0
8
8
总
线
A19-A0
A15-A0
MEMR、MEMW
IOR、IOW 、AEN
存储器
输入/输出
I/O接口
(1)直接寻址
在输入输出指令中直接写上8位I/O端口地址号。
例:IN AL, 50H ;50H端口的字节读入AL
例:OUT 80H, AX
;AX中的内容输出到80H、81H两个端口
四、8088/8086的I/O端口寻址方式
I/O接口
四、8088/8086的I/O端口寻址方式
(2)寄存器间接寻址 16/8位I/O端口地址号存入DX,在输入输出指令中写DX,表示从其指示的I/O端口中输入输出数据。
例:MOV DX,0050H
     IN AX, DX ;从DX和DX+1所指的2个端口输入1个字
例:MOV DX,FF02H
OUT DX, AL ;AL中的字节输出到DX所指端口中
注意:16位I/O端口地址必须使用DX寄存器间接寻址