1、第七章 计算机输入/输出系统与接口技术7.1 计算机的输入 /输出系统一、输入/输出系统的基本组成外存储 器设备显示打 印设备输入 设备工业控 制设备通讯 设备C P U二、接口电路 Interface计算机的 CPU 和外部设备之间一般不是直接相连的，而是通过一定的接口来连接的。主机和外设之间的适配电路称为接口电路，相应的程序称为接口程序。为什么要使用接口：1、 接口电路使得 CPU 可以管理多个外部设备；2、 不同外设的工作方式不同，应用不同的接口电路可以将不同的工作方式转换为有利于 CPU操作的相同工作方式；比如：电压不同，信号方式不同。3、 外部设备有些速度快，有些速度慢，接口电路可以
2、实现设备与 CPU 之间的速度匹配；4、 有些设备是串行传送数据的，而 CPU 是并行传送数据的，接口电路可以实现串-并行格式转换；5、 CPU 只能读写数字信息，通过接口电路可以实现模拟信息的输入输出。数据总线控制总线地址总线数据输入寄存器数据输出寄存器控制寄存器状态寄存器外部设备数 据线控 制线状 态线总线 接口电 路 I / O 设备接口：接口电路和接口程序三、CPU 和输入 /输出设备之间传输的信号1、数据信息：数字量、模拟量、开关量；2、状态信息：外设的工作状态；3、控制信息：7.2 微型计算机的常用外部设备1、输入设备：键盘、鼠标2、输出设备：显示器、打印机3、多媒体设备：声卡、图
3、像卡7.3 总线技术 Bus一、为什么要用总线？1、 分散连接结构2、 总线连接方式总线是连接多个部件的信息传输线，是各部件共享的传输介质。总线要求在任何一个时刻，只允许有一个部件向总线发送信息，而多个部件可以同时从总线上接收相同的信息。二、两种总线结构1、单总线结构：系统 总线C P U 存 储器 I / O 接口1 I / O 接口2外设1 外设22、双总线结构C P U存 储器存储 总线I / O 接口1 I / O 接口2外 设1 外 设2I / O 总 线三、总线分类1、 片内总线：连接 CPU 内部个部件，寄存器，ALU 等；2、 系统总线：包括数据总线，地址总线，控制总线；3、
4、通讯总线：USB，485 总线，串行通信总线，并行通信总线。四、总线标准：为了保证设备接口的通用性，为总线制定了许多国际标准，总线标准可以看作是系统与各模块之间，模块与模块之间的标准界面，界面的任一方只需根据总线标准的要求完成自身一面的接口功能要求，而无需了解其它接口的要求。ISA 总线：PC 机的早期总线标准，816 位数据线，20 位地址线；PCI 总线：3264 位的数据线，64 位地址线；VESA 总线：显示卡专用；AGP 总线：显示卡专用；PCMCIA 总线：常用于移动设备，16 位数据线。26 位地址线，支持即插即用 ；SCSI 总线：小型机总线。7.4 基本 I/O 端口 Por
5、tCPU 与外设之间的数据传送是通过端口实现的，在一个接口电路中应有一个或几个端口，端口一般是由寄存器(或锁存器 )实现的，每个端口有其单独的地址。一、 端口编址方式I/O 接口的编址有两种方式，独立编址和与存储器统一编址。1、 统一编址：I/O 与存储器统一编址就是将 I/O 地址看作是存储器的一部分，所用的指令和访问存储器的指令一样。缺点是需要占用存储器的寻址空间，并且设备读写的速度不能太慢， MOVX A, DPTR；2、 独立编址：I/O 的地址和存储器的地址是分开的，不占用存储空间，缺点是需要有专门的I/O 读写指令。二、 8086 的 I/O 指令格式：IN AL, P8 ：8 位
6、地址IN AX, P16 ；8 位地址IN AL, DX ；16 位地址IN AX, DX ；16 位地址OUT AL, P8 ：8 位地址OUT AX, P16 ；8 位地址OUT AL, DX ；16 位地址OUT AX, DX ；16 位地址PC 机的编址 : 0000H03FFH 系统使用，0400HFFFFH 用户使用。三、 基本 I/O 接口电路及 I/O 端口译码A 0 Y 0A 1 Y 1A 2 Y 2A 3 Y 3A 4 Y 4A 5 Y 5A 6 Y 6A 7 Y 71 G2 GG N DV C C7 4 L S 2 4 4片选数据总线Y 0 AY 1 BY 2 CY 3Y
7、 4Y 5 G 1Y 6 G 2 AY 7 G 2 BA 0A 1A 2A 3A 4A 5A 6A 7M / I OR D7 4 L S 1 3 8D 0 Q 0D 1 Q 1D 2 Q 2D 3 Q 3D 4 Q 4D 5 Q 5D 6 Q 6D 7 Q 7O CC L K片选7 4 L S 3 7 3数据总线V C C四、 输入输出端口使用同一地址输出锁存器输入缓冲器端口译码器数 据总线地址 总线M / I OW RR D输出设备输入设备7.5 中断技术一、 中断的概念1、 接口程序的两种方式查询方式和中断方式。查询方式的接口程序I / O 总线接 口1 接 口2 接 口3外 设1 外 设
8、2 外 设3状态口： s p o r t 1 s p o r t 2 s p o r t 3数据口： d p o r t 1 d p o r t 2 d p o r t 3ADDR1: IN AL, SPORT1CMP AL, 0JNE IAR1IN AL, SPORT2CMP AL, 0JNE IAR2IN AL, SPORT3CMP AL, 0JNE IAR3JMP ADDR1IAR1:IN AL, DPORT1JMP ADDR1IAR2:IN AL, DPORT2JMP ADDR1IAR3:IN AL, DPORT3JMP ADDR1中断过程是一个由硬件触发计算机系统停止当前执行的程序而
9、运行另一个处理程序的过程。2、 中断的过程取指令执行指 令中 断否？响应中 断断点入 栈调用中 断服务程 序否是3、 需要解决的问题1） 如何判断有中断？2） 如何响应中断？3） 如何判断是哪个设备的中断？4） 如何调用中断服务程序？5） 多个中断同时发生时，如何处理？二、 8086 的中断系统1、 中断引脚INTR， NMI， 1 2 3 INTA中断判断：在一条指令执行完之后，8086CPU 检测 NMI 和 INTR 是否为高电平，如为高电平，则表示有中断。IF 标志：中断屏蔽标志，当 IF=1 时，检测 INTR，IF=0 时，不检测 INTRNMI 不受影响。中断响应：CPU 在 上
10、发出两个负脉冲。INTA2、 中断排队电路中断源：每一个产生中断的接口电路称为一个中断源。排队电路：当多个中断源同时提出请求时，必须对各中断源的请求进行排队，只接受级别最高的中断源的请求；排队电路中断源 1中断源 2中断源 3中断源 4I N T P 1I N T P 2I N T P 3I N T P 4排队电路根据优先级的高低，每次输出一个 INTP。3、 中断矢量中断矢量 形成电 路I N T P 1 I N T P 2I N T P n. . .I N T R中断矢量 （8 位 ）CPU 通过中断矢量可以知道是哪个中断源发出的中断。8 0 8 6 8 2 5 9 AI N T RI N
11、 T A数据总线中断 源1中断 源2中断 源8. . .4、 8086CPU 的中断过程CPU 在当前指令执行完之后，检测是否有外部中断，有中断则响应中断，向 上发出INTA两个负脉冲。外设在第二个负脉冲的下降沿之后，将中断矢量发往数据总线。中 断 矢 量CLKINTAAD7AD05、 中断矢量表CPU 根据中断矢量和中断矢量表查找中断服务程序入口，中断矢量表在内存的一个固定位置：00000H003FFH，每个中断占用 4 个字节，共 256 个中断。中断 0 中断 0 偏移地址，低 8 位 0000:0000中断 0 偏移地址，高 8 位中断 0 段地址，低 8 位中断 0 段地址，高 8
12、位中断 1 中断 1 偏移地址，低 8 位 0000:0004中断 1 偏移地址，高 8 位中断 1 段地址，低 8 位中断 1 段地址，高 8 位中断 2 中断 2 偏移地址，低 8 位 0000:00086、 中断执行过程1) 将标志寄存器入栈；2) 将 IF 和 TF 清 0；3) 将下一条指令的 CS 和 IP 入栈；4) 利用中断矢量在中断矢量表中查找中断服务程序的入口地址，将段和偏移地址放入CS:IP，执行中断服务程序。三、 中断服务程序1、中断服务程序的流程保护现 场服务程 序恢复现 场开中断、 中断返回2、中断服务程序地址的设置设置 40H 中断的服务程序入口地址。DATA S
13、EGMENTOLD DD ?DATA ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODE, DS:DATA, ES:NOTHINGSTART:MOV AX, DATAMOV DS, AXMOV AX, 0MOV ES, AXCLIMOV BX, 40H*4MOV AX, ES:BXMOV WORD PTR OLD, AXMOV AX, ES:BX+2MOV WORD PTR OLD2, AXLEA AX, NEW40MOV ES:BX, AXMOV AX, CSMOV ES:BX+2, AXSTICLIMOV BX, 40H*4MOV AX, WORD PTR OLDMOV ES:BX, AXMOV AX, WORD PTR OLD2MOV ES:BX+2, AXSTIMOV AX, 4C00HINT 21HNEW40 PROC FARPUSH AXSTIPOP AXIRETNEW40 ENDPCODE ENDSEND START3、软中断中断 0中断 0FH：系统硬中断；中断 10H中断 1FH：为 BIOS 中断；中断 20H中断 2FH：为 DOS 中断；中断 30H中断 FFH：用户使用。
