文档介绍：第7章输入输出系统
输入输出系统概述
CPU与外设数据的传输控制方式
中断控制器8259A
DMA控制器8237A
1、引言 I/O接口的概念(什么是I/O接口?)
把外围设备同微型计算机连接起来的电路称为外设接口电路,简称外设接口。
概述
2、主机(CPU)和I/O设备之间传送的信息格式
(1)数据信息
数字量(计算机可以直接接收和处理的数据)、模拟量、开
关量等,可以输入,也可以输出。
(2)状态信息
状态信息是CPU与外设之间交换数据时的联络信息。CPU通过
读取外设状态信号,可知外设的工作状态。
例如:对于输入设备的“Ready”;对于输出设备的“Busy”
特点:①CPU外设接口②可读(不可写)
(3)控制信息
控制信息是设置I/O外设(包括I/O接口)的工作模式、命令字
的有关信息。如“启动”、“停止”信息。
特点:①CPU外设接口②可写(不可读)
3、I/O接口的基本功能 (为什么要用I/O接口电路)
总的来说,I/O接口具有下述三方面功能:
(1)速度的匹配
(2)信息格式的变换:包括串并转换,A/D、
D/A转换,电平转换等。
(3)提供主机和外设间传送数据所必须的状
态和控制信息。
4、I/O接口的基本结构
由图可见,外设通过I/O接口电路与CPU相连。通常,每个接口电路包含一组寄存器:数据输入寄存器、数据输出寄存器、状态寄存器、控制寄存器等。
通常称这些寄存器为I/O端口(I/O PORT),每个端口有一个端口地址。
CPU与外设数据的 传输控制方式
1、程序控制方式
程序控制传送方式以CPU为中心,数据传送的控制
来自CPU,通过执行预先编制的输入/输出程序实现数据
传输。程序传送方式可分为无条件传送和查询传送方
式。
(1)无条件传送方式
无条件传输方式又称同步传送方式。使用这种方式时外设总是处于准备好状态,CPU 无需查询其状态而只根据程序中的输入/输出指令执行相应操作。但这种方式必须确信外部设备已准备好的状态才可使用,否则就会出错,故很少使用。
以下外设可采用无条件传送方式:
开关
发光器件(如发光二极管、7段数码管、灯泡等)
继电器
步进电机
优点:软件及接口硬件简单
缺点:只适用于简单外设,适应范围较窄
(2)查询方式
查询传送即条件传送,CPU与接口之间有一个应答过程,所以又称异步传送。
大多数外设数据传送、处理的速度较慢,跟不上CPU的高速运转,为使传送可靠,程序需要了解外设的动态情况后才决定是否进行数据传送。
在数据传送之前,程序首先测试外设的状态,当状态符合规定的条件(比如输入设备的下一个输入数据准备好了,或输出接口已经将前一个输出的数据送往输出设备)就进行输入或输出操作,否则就踏步等待或转入其它程序段。
因此,查询传送方式的接口电路中必须有表征外设工作状态的触发器或寄存器以供CPU查询。