收藏 分享(赏)

第六章 数据传送方式.ppt

上传人:hwpkd79526 文档编号:8138414 上传时间:2019-06-10 格式:PPT 页数:38 大小:506.50KB
下载 相关 举报
第六章 数据传送方式.ppt_第1页
第1页 / 共38页
第六章 数据传送方式.ppt_第2页
第2页 / 共38页
第六章 数据传送方式.ppt_第3页
第3页 / 共38页
第六章 数据传送方式.ppt_第4页
第4页 / 共38页
第六章 数据传送方式.ppt_第5页
第5页 / 共38页
点击查看更多>>
资源描述

1、微机原理汇编接口技术,计算机原理,杨琪,微机原理汇编接口技术,输入/输出设备和I/O接口,输入输出设备是微机系统的重要组成部分。输入设备是将外界信息(如数据、程序、命令)送入计算机的装置。如键盘、鼠标器、扫描仪、数字化仪、条码读入器等。输出设备则是将计算机运算处理结果信息,以人们熟悉的形式打印、显示出来的装置。如显示器、打印机、绘图仪等。 另外还有一类设备既可输入信息又可输出信息,称为输入/输出设备。如磁盘、磁带、通信设备等。,微机原理汇编接口技术,I/O接口,外部设备与CPU相比,工作速度较低,信息处理多样(如数字量、开关量、模拟量等),不同外设的工作时序不一致等。由于以上原因,外设与CPU

2、之间一般不能直接连接,而需要一个“接口电路”来作为外设与CPU之间的桥梁,这种接口电路称为I/O接口。,微机原理汇编接口技术,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。,微机原理汇编接口技术,主机(CPU)和I/O设备之间传送的信息格式,1.数据信息: (1)数字量(计算机可以直接接收和处理的数据) (2)模拟量 2.状态信息 例如:对于输入设备的“Ready” 对于输出设备的“Busy” 特点:CPU

3、外设接口 可读(不可写) 3.控制信息: 特点CPU外设接口 可写(不可读),微机原理汇编接口技术,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。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、 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,微机原理汇编接口技术,I/O端口的编址方式,1. I/O端口和存储器统一编址(Memory Mapped I/O)优点:可以用访问存储器的指令来访问I/O端口。 例如 :ADD AL, 2000H,一个I/O端口的内容,缺点:I/O端口占用了一部分地址空间。,I/O存储器

4、,0,XXXXH,XXXXH,整个地址空间,微机原理汇编接口技术,I/O端口的编址方式,2. I/O端口和存储器分开编址(I/O Mapped I/O) 指令系统中分别设立面向存储器的指令和面向I/O操作的指令。(IN指令和OUT指令) 在微型计算机中,地址总线为存储器和I/O端口所共享,那么,CPU输出的地址信号究竟是给谁的?是给M,还是I/O? 在CPU芯片上设置专门的控制信号线M/IO(80x86均如此)。 优缺点:P164,XXXXH,微机原理汇编接口技术,I/O接口的地址译码及片选信号的产生,系统中由多台外设,当CPU与外设进行通信时(IN AL, XXH 或 OUT XXH, AL

5、),需要对各个设备所对应的接口电路进行逻辑选择,即产生相应的片选(Chip SelectCS)信号。这种逻辑选择功能是由系统中I/O接口部分的地址译码器来实现的。所以,地址译码器是I/O接口电路的基本组成部分。 通常采用“38”译码器(74LS138)I/O指令,A5 A6 A7A8 A9AEN,AB CG2B G2AG1,Y0Y7,选中某一接口电路,微机原理汇编接口技术,第二节 CPU与外设数据传送方式一、CPU与I/O设备之间的接口信息(一)CPU与I/O设备之间的接口信息1、CPU与一个外设交换信息,通常需要有以下一些信息:(1)数据 数字量 模拟量 开关量 (2)状态信息 (3)控制信

6、息 2、CPU与外设之 间的接口,微机原理汇编接口技术,(二)无条件传送方式无条件传送方式有称同步方式,较少使用,只有在外部控制过程的各种动作时间是固定的,且是已知的条件下才能够应用。1、无条件传送的输入方式。见图6-3所示:2、无条件传送的输出方式。见图6-4所示:,微机原理汇编接口技术,3、无条件传送方式的举例。见图 6-5所示: STA:MOV DX,0100HLEA BX,DSIOKXOR AL,AL AGN:MOV AL,DLOUT 20H,ALCALL NEAR DELAY1MOV AL,DHOUT 20H,ALCALL NEAR DELAY2IN AX,10HMOV BX,AXI

7、NC BXINC BXRCL DH,1JNC AGN,微机原理汇编接口技术,(三)查询传送方式1、查询式输入与无条件传送方式不一样,这种方式,在传送前,必须去查询一下外设的状态,当外设准备好了才传送;若未准备好,则CPU就等待。(1)查询示输入的接口电路。见图6-6所示:,微机原理汇编接口技术,(2)查询式输入时的数据和状态信息和程序流程图见6-7和图6-8所示:POLL:IN AL,STATUSPORT ;从状态端口输入状态信息TEST AL,80H ;检查READY是否1JE POLL ;未READY循环IN AL,DATAPORT ;READY,从数据端口输入数据*这种CPU与外设的状态

8、信息交换方式,称为应答式,状态信息称为“联络”(Handshake)信息。,微机原理汇编接口技术,2、查询式输出(1)查询式输出的接口电路,见图 6-9所示:,微机原理汇编接口技术,(2)查询式输出时的数据、状态信息和流程图见图6-10和图6-11所示:POLL:IN AL,STATUS_PORT ;从状态端口输入状态信息TEST AL,80H ;检查BUSY位JNE POLL ;BUSY未循环等待MOV AL,STORE ;否则,从缓冲区取数据 OUT DATA_PORT,AL ;从数据端口输出,微机原理汇编接口技术,3、查询方式的举例。 见图6-12 所示: STA:MOV DL,0F8H

9、LEA DI,DSIOK AGN:MOV AL,DLAND AL,0EFH OUT 4,ALCALL DELAYMOV AL,DL POL:IN AL,2SHR AL,1JNC POLIN AL,3STOSBINC DLJNE AGN,微机原理汇编接口技术,(四)中断传送方式当CPU需要输入或输出时,若外设的输入数据已存入寄存器;在输出时,若外设已把上一个数据输出,输出寄存器已空,由外设向CPU发出中断请求,CPU就暂停现执行的程序,转去执行输入或输出操作(中断服务),待输入或输出操作完后即返回,CPU再继续执行原来的程序。这样就大大提高了CPU的效率,就允许CPU与多个外设同时工作。中断传送

10、时的接口电路的方框图见图6-13所示:,微机原理汇编接口技术,五、直接存储器存取(DMA)方式1、什么是DMA方式?先来回顾前面介绍的两种数据传送方式(1)查询传送方式数据N状态 Y特点:接口电路简单。CPU要不断的查询,使用效率低。由软件来完成数据的传送。,微机原理汇编接口技术,(2)中断传送方式 地址 数据数据总线READY特点:CPU和多外设并行工作,提高了CPU的使用效率。由硬件和软件完成数据的输入和输出。说明:中断传送方式仍需要CPU通过程序来传送,每次要保护断 点,保护现场需要多条指令,每条指令要有取指和执行时 间。这对于一个高速I/O设备,以及成组交换数据的情况, 例如磁盘与内存

11、间的信息交换,就显的速度太慢。,微机原理汇编接口技术,(3)DMA传送方式用硬件在外设与内存间直接进行数据传送(DMA)而不通过CPU。总线DMA请求 HOLDDMA响应 HLDAHOLD总线请求信号 HLDA总线请求响应信号,微机原理汇编接口技术,2、DAM控制器必须具有的功能:总线DMA请求 HOLDDMA响应 HLDA(1)能向CPU发出HOLD信号。(2)CPU发出HDLA信号后,DMAC接管对总线的控制,进入DMA方式。(3)发出地址信号,能对存储器寻址及能修改地址指针。(4)能发出读或写等控制信号。(5)能决定传送的字节数,及判断DMA传送是否结束。(6)发出DMA结束信号,使CP

12、U恢复正常工作状态。,微机原理汇编接口技术,3、通常DAM的工作流程,微机原理汇编接口技术,4、实现DMA传送方式的硬件方框图及工作过程DMA请求;DMAC发出HOLD(高电平1)总线请求;CPU发出HLDA(1)响应,CPU让出总线的控制权;DMA控制器接管总线发出DMA响应信号;进行DMA方式数 据传送。传送结束DMAC 发出HOLD(0)信 号,让出总线 的控制权;CPU 接管总线 的控制权并使 HDLA为0,恢正 常工作。,微机原理汇编接口技术,5、DMA操作的基本方法(1)周期挪用周期挪用:把CPU不访问存储器的那些周期“挪用”来进行DMA操作,DMAC可以使用总线而不通知也不影响C

13、PU。T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4t 取指周期 执行周期特点: CPU操作与DMA方式传送可以并行。 要有识别CPU是否访问存储器的复杂时序电路。数据的传送是不连续和不规则的,所以使用的不太普及。,微机原理汇编接口技术,(2)周期扩展周期扩展:由DMAC发出请求信号给时钟电路,时钟电路把供给CPU的时钟周期加宽,而提供给DMAC的时钟周期不变。这样,CPU在加宽的时钟周期相当于若干个正常的时钟周期,可以进行DMA操作。DMA时钟 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4CPU时钟 T1 T2 T3 T4特点: 需要专门的时

14、钟发生器/驱动器电路。CPU的速度降低,且CPU的加宽使有限的,所以一次只能传送一个字节。,微机原理汇编接口技术,(3)CPU停机方式DMAC向CPU发出DMA请求信号,迫使CPU在现行的机器(总线)周期结束后,让出总线的控制权,并给出一个DMA响应信号,使DMAC可以控制总线进行数据传送。特点:可以进行单字节传送,也可以进行数据块的传送。DMA传送期间,CPU处于空闲,降低CPU的利用率。6、DMA传送方式各种DMAC一般有两种基本的DMA传送方式:单字节方式:每次DMA请求只传送一个字节数据,每传送完一个字节,都撤消DMA请求信号,释放总线。字节(字符)组方式:每次DMA请求连续传送一个数

15、据块,待规定长度的数据块传送完了以后才撤消DMA请求信号释放总线。,微机原理汇编接口技术,I/O 控制方式小结,一、程序控制方式 1.无条件传送方式 2.程序查询方式(特点,流程图. P167) 二、中断控制方式 1.中断定义: 2.中断方式的特点: (a)CPU的效率高,CPU不必查询等待 (b)CPU与外设可并行工作 (c)外设具有申请服务的主动权 三、DMA方式 DMA方式的特点:在专门的硬件控制电路(DMAC)控制之下,由DMAC发出地址及读/写信号来实现高速数据传输。在此过程中,CPU放弃总线控制权,数据传送不经过CPU。如图所示。采用DMA方式,可实现:,存储器,I/O设备,输出,

16、输入,存储器,存储器,I/O设备,I/O设备,微机原理汇编接口技术,可编程DMA控制器8237,功能概况 一、8237的结构: 二、8237的引脚配置(Pin Configration) * 对于20位内存地址的高4位地址的提供方法 三、8237的工作方式 单字节传送方式(Single Transfer Mode) 块传送方式(Block Transfer Mode) 请求传送方式(Demand Transfer Mode) 级联方式(Cascade Mode) 四、8237的寄存器 五、特殊软件命令 六、内部存储器的寻址 * 七、时序 八、8237的编程,微机原理汇编接口技术,Intel 8

17、237/8237-2是一种高性能的可编程的DMA控制器,采用5MHz的8237-2传送速度可以达到1.6M 字节/秒。一、主要功能1、在一个片子中有四个独立的DMA通道。2、每一个通道的DMA请求可以分别允许和禁止。3、每一个通道的DMA请求有不同的优先权,优先权可以是固定的,也可以是旋转的。4、每一个通道一次传送的最大长度可达64K字节。可以在存储器与外设间进行数据传送,也可以在存储器的两个区域之间进行传送。5、8237的DMA传送有四种方式:单字节传送方式、数据块传送方式、请求传送方式、级连方式。6、有一个结束处理信号 ,允许外界用此输入端结束DMA传送或重新初始化。7、8237可以级连,

18、任意扩展通道数。,微机原理汇编接口技术,二、8237的结构,微机原理汇编接口技术,三、8237的内部寄存器四、8237的引线,微机原理汇编接口技术,用8212作为一个输入输出接口一、8218 介绍 8212是一个八位的输入输出接口片子。 它是一个8位锁存器,带有三态输出缓冲, 它也有中断请求逻辑,可发出中断请求信 号。其内部结构的逻辑图见如图6-18所示,微机原理汇编接口技术,(二)8212的工作模式1、8212用作输出接口时,接口中要有锁存CPU输出的数据。因为CPU的输出数据只在执行输出指令的输出时序的12uS时间出现在数据总线上,所以要由接口电路中的锁存器锁存。其各个引脚的信号连接见图6

19、-19所示:,微机原理汇编接口技术,2、8212用作输入接口时,由于输入设备的不同,两种不同的工作方法:(1)直通式:其各个引脚的信号连接见图6-20所示:(2)选通输入:其各个引脚的信号连接见图6-21所示:,微机原理汇编接口技术,(三)用8212作为CPU与纸带读入机(PTR)的接口把一个PTR与CPU相接(接口电路如图6-22所示):完成数据读入过程的程序如下:RDR: MOV BX,OFFSET BUF ;置输入数据地址指针MOV CX,COUNT ;置输入字节数初值 LOOP1: MOV AL,0BHOUT (09FH),AL ;启动PTRWAIT: IN AL,(0F9H) ;输入

20、状态AND AL,01HJZ WAIT ;未准备好,等待IN AL,(0F8H)MOV BX,AL ;输入的数据存入内存INC BXLOOP LOOP1 COUNT EQU 100BUF DB 100 DUP (?),微机原理汇编接口技术,DMA控制器的一般结构及其与I/O接口的连接,控制寄存器,状态寄存器,数据输入寄存器,数据输出寄存器,控制寄存器,状态寄存器,地址寄存器,字节计数寄存器,数据总线,控制总线,数据总线,控制总线,地址总线,地址总线,地址译码器,计数结束信号 (可作为中断请求信号),DMA控制器,DMA请求,DMA响应,中断请求,外设,微机原理汇编接口技术,以DMA方式输出一个字节数据的工作过程,

展开阅读全文
相关资源
猜你喜欢
相关搜索

当前位置:首页 > 企业管理 > 管理学资料

本站链接:文库   一言   我酷   合作


客服QQ:2549714901微博号:道客多多官方知乎号:道客多多

经营许可证编号: 粤ICP备2021046453号世界地图

道客多多©版权所有2020-2025营业执照举报