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
FFFFF 内存 部分
缺点：
存储器空间
I/O 部分
I/O端口要占去部分存 储器地址空间 程序不易阅读（不易 分清访存和访问外设）
00000
地址空间(共1MB)
0
内存地址 (960KB)
EFFFFH F0000H
I/O地址 (64KB)
总线控制器
扩展总线 控制器
集成外围控制器
PC总线
实时钟/日历
现代微机的基本结构
现代微机采用pentium系列微处理器，其 基本结构发生了革命性的变化，最主要 的表现是改变了主板的总线结构。 采用了三总线结构：即CPU总线、局部 总线PCI 和系统总线ISA总线 三级总线之间通过多功能桥路芯片组相 连。根据功能和连接方法，将这种基本 结构划分为南北桥结构和中心结构。
以上三种信息从含义上说各不相同，应该分别传送。但计算 机的CPU通过接口和外设交换信息时，往往把状态信息、 控制信息看成是一种广义的数据信息，都通过数据总线来 传送。因此，在接口中这三种信息要进入不同的寄存器。
1、3、2 接口电路的组成
一个实际运行的接口由硬件和软件组成。 硬件电路
总线驱动
数据寄存器
思考：传送多个字节怎么编程？
程序查询方式的优点是硬件结构比较简单， 程序控制方便；缺点是CPU效率较低，实时 性较差，且对外部出现的异常事件无实时响 应能力。 虽然程序查询方式要比无条件传送方式可靠， 但在程序查询方式中，CPU要不断地读取状 态字来检测外设的状态，真正用于数据传送 的时间实际很短，大部分时间是在查询等待， CPU效率很低，特别是当系统中有多个外设 时，CPU必须逐个查询，而外设的工作速度 各不相同，很显然CPU不能及时满足外设所
FFFFFH
1、4 CPU和外设之间数据传送方式
CPU和外设之间数据传送方式有三种： 程序方式、中断方式、DMA方式
程序传送方式
程序传送方式是指CPU与外设之间 的数据传送是在程序的控制下实现 的。程序传送方式又可分为无条件 传送和条件传送两种方式。
无条进行 数据传输。 无条件传送方式一般用在外设总是处于 就绪状态的条件下进行的一种数据传送 方式，一般适合于数据传送不太频繁的 情况，如对于开关、数码显示器等一些 简单外设的操作。
现代微机发展特点
微处理器的性能不断增强 微处理器支持芯片有规模小的单功能芯 片组成的芯片组，发展为有大规模多功 能芯片组成的芯片组 主板总线结构发生变化 保持向上兼容性
1、2微机接口基本概念
接口电路：CPU并不是与外部设备直接相连，
而是经过一个中间电路进行连接，这一电路就 称为接口电路，简称接口。由此可见，接口就 是连接CPU与外设之间的部件，它在CPU与外 设之间起到信息中转作用。
1、固定式结构 采用中小规模集成逻辑芯片按设计要求组 合而成，工作方式和功能不变。 2、半固定式结构 3、可编程结构 4、智能型结构 专用I/O的处理器
6.1.3 I/O端口的编址
理解端口
接口电路占用的I/O端口有两类编排形 式 I/O端口单独编址
I/O地址空间独立于存储地址空间 如8086/8088
微机的硬件结构（总线结构）
PC系列微机的基本结构
微处理器8088
协处理器8087
ROM BIOS
8253定时/计数
DRAM控制器 8237
主板上RAM
8259
8250
DMA页面寄存器
PC总线
8255
扩展 总线 缓冲器
8个62引脚扩展槽
80386/80486微机的基本结构
微处理器 80386/486 80387 （386才有 CACHE 控制器 CACHE 主存
2、状态信息 状态信息反映了当前外设所处的工作状态，是外设通过接口 往CPU传送的。对于输入设备来说，通常用准备好 （READY）信号来表明输入的数据是否准备就绪；对于输 出设备来说，通常用忙（BUSY）信号表示输出设备是否处 于空闲状态 。 3、控制信息 控制信息是CPU通过接口传送给外设的，CPU通过发送控制信 息来控制外设的工作。
1、4、2 中断传送方式
如果外设需要CPU为其服务时，则向 CPU发出请求。CPU暂停正在执行的程 序，转去为请求中断的外设（中断源） 服务。中断服务完毕后，CPU又返回继 续执行它原来的任务，即从原断点处继 续执行程序。这种方法就称为中断传送 方式。 有关内容参阅第3章
流 程
1、4、3
DMA传送方式
地址译码
控制逻辑
控制寄存器
状态寄存器
外部设备
接口的基本组成
I/O接口 DB 数据信号
数据端口
CPU AB CB 状态端口 控制端口 状态信号 控制信号 外设
软件 编程
主要指设备接口程序（接口驱动程序）包 括： 初始化程序段 传送方式处理程序段 主控程序段 程序终止与退出程序段 辅助程序段
1、3、3 接口电路的结构形式
接口的基本功能
要能够根据CPU的要求对外设进行管理与控制， 实现信号逻辑及工作时序的转换，保证CPU与 外设之间进行可靠有效的信息交换。 数据缓冲与转换功能 设备选择和寻址 联络功能 接收、解释并执行CPU命令功能 中断管理功能 可编程功能 错误检测功能
接口的分类
根据微机系统中接口所连接的形式和功 能不同分为四种 用户交互接口 内务操作接口 传感接口 控制接口
流 程
条件传送方式
条件传送方式也称程序查询方式。
流 程
在数据传送之前，CPU要执行一段查询程 序，不断读取并测试外设的状态，只有 当外设处于准备就绪（指输入设备）或 空闲状态（指输出设备）时，CPU才执 行输入或输出指令进行数据传送，否则， CPU循环等待，直到外设准备就绪为止。
开始
①CPU测试外设当前的状态。
I/O端口与存储器统一编址
它们共享一个地址空间 如MC6800
FFFFF
I/O端口单独编址
优点：
FFFF
内存 空间 I/O 空间
I/O端口的地址空间独立 0 控制和地址译码电路相对简单 专门的I/O指令使程序清晰易读
缺点：
I/O指令没有存储器指令丰富
80x86采用I/O端口独立编址
I/O端口与存储器统一编址
采用中断传送方式，CPU与外设交换数据在一定程度 上提高了微型机的效率。但是，中断传送仍是依靠 流 CPU通过执行中断服务程序来完成的，每传送一次数程 据，CPU就要执行一次中断操作，保护现场和保护断 点，执行服务程序体，以及在中断返回前还要恢复现 场和恢复断点。这对于一些高速的外设，如磁盘、磁 带、数据采集系统等就不能满足传送速率上的要求。 于是，就提出了一种新的数据传送控制方法，基本设 想是：外设与内存之间的数据传送不经过CPU，传送 过程也不需要CPU干预，在外设和内存之间开设直接 通道由一个专门的硬件控制电路来直接控制外设与内 存之间的数据交换，从而提高数据传送速度和CPU的 效率，而且CPU仅在传送开始前和传送结束后花费很 少的时间做一些初始化处理。这种方法就是直接存储 器存取方式，简称DMA方式。 用来控制DMA传送的硬件控制电路称为DMA控制器， 简称DMAC。
微型计算机的物理结构
前端总线/CPU总线 CPU 外设
Cache
CRT AGP 北桥 RAM PCI KBD，Mouse 串行/并行接口 HDD/CDROM(IDE) FDD USB ISA 接口卡
南桥
BIOS
总线扩展槽
主板上离CPU最近的一块芯片，负责与CPU的联系并控制内存，作用是在 处理器与PCI总线、DRAM、AGP和L2高速缓存之间建立通信接口。北桥芯 片提供对CPU类型，主频，内存的类型，内存的最大容量，PCI/AGP插槽 等设备的支持。北桥起到的作用非常明显，在电脑中起着主导的作用，所 以人们习惯的称为主桥（Host Bridge）
1、1 微机组成和结构
微机系统由硬件部分和软件部分组成 硬件部分包括主机和外部设备 从结构上采用冯•诺伊曼结构，包括五大 部件。 软件包括系统软件和支撑软件和应用软 件
微型计算机结构 系统总线BUS
微 处 理 器
地址总线AB 数据总线DB 控制总线CB
存储器
I/O接口
1. 微处理器 I/O设备 2. 存储器 3. I/O接口和I/O设备 4. 系统总线
②如果不为准备就绪，则循 环等待，重复步骤①，否则 执行步骤③。 ③CPU执行IN或OUT指令， 进行一次数据传送
④传送结束。
读取设备状态 N 准备就绪
Y
执行数据传送 N 传送 完毕 Y 结束
例1
某输出设备的状态端口地址为PST，状态 端口的D0位为1，则表明准备好。数据端 口的的地址为PDATA，采用条件传送1 个字节 。 MOV DX，PST L0: IN AL，DX TEST AL，01H JZ L0 MOV AL，BL OUT PDATA ， AL
北桥芯片（North Bridge）是主板芯片组中起主导作用的最重要的组成部分，也称为主桥（Host Bridge）。一般来说，芯片组的名称就是以北桥芯片的名称来命名的，例如英特尔 845E芯片组 的北桥芯片是82845E，875P芯片组的北桥芯片是82875P等等。北桥芯片负责与CPU的联系并控 制内存、AGP、PCI数据在北桥内部传输，提供对CPU的类型和主频、系统的前端总线频率、内 存的类型（SDRAM，DDR SDRAM以及RDRAM等等）和最大容量、ISA/PCI/AGP插槽、ECC纠 错等支持，整合型芯片组的北桥芯片还集成了显示核心。北桥芯片就是主板上离CPU最近的芯片， 这主要是考虑到北桥芯片与处理器之间的通信最密切，为了提高通信性能而缩短传输距离。因为 北桥芯片的数据处理量非常大，发热量也越来越大，所以现在的北桥芯片都覆盖着散热片用来加 强北桥芯片的散热，有些主板的北桥芯片还会配合风扇进行散热。因为北桥芯片的主要功能是控 制内存，而内存标准与处理器一样变化比较频繁，所以不同芯片组中北桥芯片是肯定不同的，当 然这并不是说所采用的内存技术就完全不一样，而是不同的芯片组北桥芯片间肯定在一些地方有 差别。 由于已经发布的AMD K8核心的CPU将内存控制器集成在了CPU内部，于是支持K8芯片组的北桥 芯片变得简化多了，甚至还能采用单芯片芯片组结构。这也许将是一种大趋势，北桥芯片的功能 会逐渐单一化，为了简化主板结构、提高主板的集成度，也许以后主流的芯片组很有可能变成南 北桥合一的单芯片形式（事实上SIS老早就发布了不少单芯片芯片组）。 由于每一款芯片组产品就对应一款相应的北桥芯片，所以北桥芯片的数量非常多。针对不同的平 台，目前主流的北桥芯片有以下产品（不包括较老的产品而且只对用户最多的英特尔芯片组作较 详细的说明） 南桥芯片（South Bridge）是主板芯片组的重要组成部分，一般位于主板上离CPU插槽较远的下 方，PCI插槽的附近，这种布局是考虑到它所连接的I/O总线较多，离处理器远一点有利于布线。 相对于北桥芯片来说，其数据处理量并不算大，所以南桥芯片一般都没有覆盖散热片。南桥芯片 不与处理器直接相连，而是通过一定的方式（不同厂商各种芯片组有所不同，例如英特尔的英特 尔Hub Architecture以及SIS的Multi-Threaded“妙渠”）与北桥芯片相连。