文档介绍：第6章
输入输出和中断技术
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计算机外部设备种类较多:有机械的、电子的、机电和磁电相结合的,如键盘、磁盘、打印机、显示器等;
外设的信号种类:数字量、模拟量、开关量等
需要解决的问题:
传送速度的匹配;
信号形式的匹配;
信号电平和驱动能力;
信息格式;
时序匹配;
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如果高速的微处理器与外设能够协调的工作,就要有一个具有数据缓冲和锁存能力、数据格式转换能力、提供外设状态和定时控制能力的连接电路,我们把它叫做输入输出接口。
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2. 接口功能
1、I/O接口地址译码
CPU通过地址来选择设备,设备的接口必须具备地址译码的能力,产生设备选中信号;
2、数据的输入输出
CPU与外设交换的信息有三种:数据、状态、控制信息。CPU通过接口输入输出数据、检测和管理外设的工作状态;设备通过接口向CPU发中断请求;
3、命令、数据、状态的缓冲与锁存
CPU与设备的速度差异,使接口应具备数据锁存与缓冲的能力,保证CPU与设备之间信息交换的同步。
4、信息格式、电平的转换
完成数据的串/并、并/串、数字量/模拟量、模拟量/数字量之间的转换。
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数据缓存器DR
状态寄存器SR
控制寄存器CR
CPU
I/O设备
数据
状态
控制
数据
地址
IO/M
IOR
IOW
控制逻辑
数据缓冲器:CPU与外设交换数据信息,也叫数据端口;
状态寄存器:保存外设当前的状态信息,也叫状态端口;
控制寄存器:CPU向外设发出的控制信息,也叫控制端口;
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I/O接口的编址方式
常用的编址方式有两种:与存储器统一编址方式;I/O端口独立编址方式。
一、与存储器统一编址
将存储器的存储单元与外设的端口统一编址,即一个端口与一个存储器单元等同看待;通常为一个外设的各个端口分配连续的地址。
优点;可以用访问内存的方法来访问I/O端口。所有用于内存的指令都可以用于外设,不需要专门的I/O指令;
缺点:外设占用了部分地址空间,减少了内存可用的地址范围;
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二、I/O端口独立编址
内存地址空间和外设地址空间是相互独立的;访问I/O端口有专门的控制信号;CPU采用专用指令对I/O端口进行访问(IN 、OUT);
I/O独立编址寻址方式
FFFFH
0000H
▪▪▪▪
IOW
IOR
MEMR
MEMW
I/O
CPU
00000H
FFFFFH
▪▪▪▪
MEM
1M
64K
7
+5V
时钟发生器
RES
8284
CLK
RESET
8088
IO/M
RD
WR
ALE
A19~A16
A15~A8
AD7~AD0
DT/R
DEN
STB
OE
STB
OE
STB
OE
8282
8282
8282
8286
OE
T
IO/M
RD
WR
A19
|
A16
A15
|
A8
A7
|
A0
D7
|
D0
系统总线信号
8088
+5V
MN/MX
READY
8
+5V
时钟发生器
RES
8284
CLK
RESET
MN/MX
A19~A8
AD7~AD0
DT/R
DEN
CLK
STB
OE
8282
8286
OE
T
S0
S1
S2
ALE
INTA
MEMR
MEMW
IOR
IOW
8288
总线控制器
地址总线
数据总线
存储器
I/O接口
88088CPU
S0
S1
S2
READY
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8088CPU采用了I/O端口独立编址方式,它使用地址信号线A0~A15,最多能够管理64K个端口,地址范围0000H~FFFFH,有专用的控制信号IOR和IOW或IO/M、WR、RD;
I/O端口地址的译码
对只有单一端口的外设,应采用全译码方式;对具有多个I/O端口的外设,16位地址线的高位参与译码,低位用于区分端口;
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