第1章 微机计算机概述2

1、1.4,接口基础,?,1.4.1,接口概述,?,1.4.2,CPU,与外设之间所传送的信息类型,?,1.4.3,接口的功能,?,1.4.4,I/O,端口及其编制方式,返回本章首页,1.4.1,接口的概念,?,一个微机应用系统需要,CPU,、存储器、,基本的输入输出系统以及将它们连接在,一起的各种信号线和接口电路。,?,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,。,微机系统结构示意图,数据总线（,DB,）,控制部线（,CB,）,地址总线（,AB,）,中央,处理器,CPU,内存储器,I/O,接口,I/O,接口,I/O,设备,I/O,设备,?,接口是连接主机和外设的桥梁

2、。,CPU,接口电路,I/O,设备,为什么要用接口部件呢？,?,速度不匹配,?,时序不匹配,?,信息格式不匹配,?,信息类型不匹配,使用接口部件是为了完成它们之间的速度匹,配、信号匹配和完成某些控制功能。,1.4.1,接口概念,1.4.2 CPU,与外设之间所传送的信息类型,1.,数据信息,：包括数字量、模拟量、开关量等，可,以输入、也可以输出。,2.,状态信息,：这是,I/O,端口送给,CPU,的有关本端口所,对应的外设当前状态的信息。供,CPU,进行分析、,判断和决策等。,3.,控制信息,：这是,CPU,送给,I/O,端口的控制命令，使,相应的外部设备完成特定的操作。,1.4.3,接口的主

3、要功能,?,对输入输出数据进行缓冲,?,输入输出接口有缓冲环节,?,对信号的形式和数据格式进行变换,?,微机直接处理：数字量、开关量、脉冲量,?,对,I/O,端口进行寻址,?,把选中的外设与总线相接，并将未选中的设备与总线隔离,?,返回外设状态、执行,CPU,命令,1.4.4 I/O,端口及其编址方式,1,I/O,端口和,I/O,操作,?,端口（,Port,）,是指接口电路中能被微处理器直接,访问的寄存器的地址。微处理器通过这些地址（即,端口）向接口电路中的寄存器发送命令、读取状态,和传送数据。,?,I/O,操作,就是指对,I/O,端口的操作，即,CPU,所访问的,是与,I/O,设备相关的端口

4、，而不是,I/O,设备本身。,数,控,地,据,制,址,总,总,总,线,线,线,数据线,数据线,状态线,DB,CB,AB,接口模块,图,1.3,外部设备通过接口与系统的连接,外,部,输,入,或,输,出,设,备,数据输入寄存器,数据输出寄存器,控制寄存器,状态寄存器,地址择码器,1.4.4 I/O,端口及其编址方式,一个,I/O,端口总要包括若干个端口，,如数据端口、命令端口、状态端口、方式,端口、操作结果端口、地址索引端口等。,I/O,端口也必须进行,编址,以便能被主,机访问。在微机系统中，对,I/O,接口的端口,编址有两种方法：,端口统一编址,和,端口独,立编址,。,I/O,端口的编址,1.

5、I/O,端口与存储器统一编址方式,外设端口地址和存储器单元地址共占存储,器的访问空间，即一个外设端口占用一个存储,单元地址,I/O,端口与存储器统一编址方式示意,I/O,端,口,与,存,储,器共享一个地址,空间,外设端口作为存,储器的一个单元,对外设的操作可,使用全部的存储,器指令,?,优点：,?,不需要专门的,I/O,指令,?,I/O,数据存取与存储器数据存取一样灵活,?,缺点：,?,I/O,口地址占用内存单元号，将减少内存容量,?,程序不易阅读,(,不易区别访主存或访问外设,),2. I/O,端口独立编址方式,这种编址方式是,I/O,端口地址和存储器单元,分别建立两个地址空间，独立编址。,

6、CPU,用专门的,I/O,指令去访问,I/O,端口。,?,优点：,?,控制和译码电路相对简单,?,专门的,I/O,指令使程序清晰易读,?,指令简单、速度快,?,缺点：,?,增加硬件开销,?,I/O,指令没有存储器指令丰富,1.5 CPU,与外设数据的传输控制方式,无条件传送方式,查询传送方式,DMA,传送方式,中断传送方式,1,2,3,4,主要内容,1,无条件传送方式,?,原理,?,CPU,与,I/O,设备交换数据时，随时进行数据,传送，这就是,无条件传送,。,无条件传送流程,1,无条件传送方式,?,使用场合,?,适合于简单设备，如数码管、按键等。,?,特点,?,外设必须,随时就绪,。,?,适

7、应范围较窄，且容易出错。,2,查询传送方式,?,工作原理,?,CPU,与接口之间建立应答过程，即,查询传,送方式,。,查询传送流程,1),查询式输入,CPU,先读状态口，查询,D7,是否为,1,。若,D7=1,，表示,输入数据已经准备好，再读数据口，取走输入数,据。相关程序如下：,RPLI: IN AL,，,PSTATUS,;,读入状态,TEST AL,，,80H,;,查状态,JZ RPLI ;,未准备好,踏步检查,IN AL,，,PDATAI,;,准备好输入数据,2,）查询式输出,输出过程,：,假设忙闲标志接至数据线,D0,位，当,D0=0,时，表示输出设备空闲，,CPU,再对数据口执行,输

8、出指令。,SCAN,：,IN,AL,状态口地址,；取状态信息,TEST,AL,01H,；,JNZ,SCAN,；,忙，,MOV,AL,OUT,数据口地址,AL,；输出数据,查询方式的数据传送过程可概括如下：,（,1,）,CPU,从状态端口读取状态字。,（,2,）,CPU,判断状态位是否“准备就绪”，如果没,准备好，就返回上一步，继续读取状态字。,（,3,）如果准备好，则执行数据传送操作。,2,查询传送方式,?,优点,?,简单可靠，不易出错。,?,缺点,?,主机要花费大量时间,查询外设状态,。,?,主机在一个时间段内只能与一台外设交换,数据，即各个外设和,CPU,串行工作,。,中断服务程序,1,中

9、断服务程序,2,随机事件,1,3,中断传送方式,随机事件,2,什,么,是,中,断,?,工作原理,?,外设就绪，,主动,向,CPU,发出中断请求,?,CPU,中断原来执行的程序,?,执行,I/O,操作,?,服务完毕，,CPU,再继续执行原来的程序,3,中断传送方式,中断传送流程,3,中断传送方式,?,优点,?,CPU,和外设,并行工作,?,提高,CPU,效率,?,缺点,?,额外操作多,?,对,成批高速数据传输,效率较低,4 DMA,传送方式,?,中断传送方式路径,?,外设,CPU,存储器,?,外设,CPU,存储器,?,解决思路,?,克服程序控制传送的不足，解放,CPU,4 DMA,传送方式,?,

10、基本思想,?,在存储器和外设之间建立起直接的数据传,送通路，不经由,CPU,，由,专门的,DMA,控制,器,实现存储器和外设之间的操作。,DMA,传送流程,4 DMA,传送方式,?,工作过程,?,CPU,对,DMA,控制器进行初始化设置,?,外设、,DMAC,和,CPU,三者通过应答信号,建立联系，,CPU,将总线交给,DMAC,控制,?,DMA,传送,?,DMAC,归还总线给,CPU,4 DMA,传送方式,?,适用场合,?,高速度大批量数据传送,?,优点,?,外设和存储器之间建立起了直接的路径,?,减轻了,CPU,的负担,?,缺点,?,增设,DMA,控制器，硬件电路复杂。,四种方式小结,?,无条件传送,：慢速外设需与,CPU,保持同步,?,查询传送,：,简单实用，效率较低,?,中断传送,：外设主动，可与,CPU,并行工作，,但每次传送需要大量额外时间开销,?,DMA,传送,：外设直接和存储器进行数据传送，,适合大量、快速数据传送,1.6,系统总线,总线,是将信息以一个或多个源部件传送到一个或多个目的部,件的一组传输线。,?,内部总线,（简称内总线,),：用于连接,CPU,内部的各个部件,（如通用寄存器、专用寄存器等）,?,外部