14
三、I/O地址的译码
目的：

确定端口的地址
参加译码的信号：

IOR，IOW，A15 ～ A0


OUT指令将使总线的IOW信号有效
IN指令将使总线的IOR信号有效
15
I/O地址的译码

当接口只有一个端口时，16位地址信号
一般应全部参与译码，译码输出直接选择 该端口；当接口具有多个端口时，则16 位地址线的高位参与译码（决定接口的基 地址），而低位则用于确定要访问哪一个
38


DMA传输: 外设 内存 外设直接与存储器进行数据交换 ，CPU不 再担当数据传输的中介者； 总线由DMA控制器（DMAC）进行控制 （CPU要放弃总线控制权），内存/外设的 地址和读写控制信号均由DMAC提供。 优点：数据传输由DMA硬件来控制，数据直 接在内存和外设之间交换，可以达到很高的传 输速率（可达几MB/秒）
46
链式判优电路原理图
外设1 外设2 外设3
CPU 外设接口1
IREQ 中断确认 菊花链 逻辑电路 中断确认 菊花链 逻辑电路
外设接口2
IREQ
外设接口3
IREQ 中断确认 INTAin 菊花链 逻辑电路
INTA
INTAin
INTAin
INTR
≥1
34
6.3.1 无条件传送方式


适用于总是处于准备好状态的外设 以下外设可采用无条件传送方式： 开关 发光器件(如发光二极管、7段数码管、灯 泡等) 继电器 步进电机 优点：软件及接口硬件简单 缺点：只适用于简单外设，适应范围较窄
35
6.3.2 查询方式


数据线
状态线 控制线
命令寄存器
19
接口的基本构成

数据输入/输出寄存器 —— 暂存输入/输出 的数据
命令寄存器 —— 存放控制命令，用来设定 接口功能、工作参数和工作方式。 状态寄存器 —— 保存外设当前状态，以供 CPU读取。


20
外设接口
输入接口 输出接口 并行接口 串行接口
数字接口
模拟接口
’B’
’C’ ’D’ ’E’ ’F’
01111100
00111001 01011110 01111001 01110001
32
简单I/O接口综合应用例
…… Seg7 DB 3FH,06H, GO: IN AL, 0F1H
5BH,4FH,66H,6DH,
7DH,07H,7FH,67H,77H, 7CH,39H,5EH,79H,71H
31
IOR#
≥1
符号
’0’ ’1’ ’2’
形状
7段码 .gfedcba
符号
’8’ ’9’ ’A’
形状
7段码 .gfedcba
00111111 00000110 01011011
01111111 01100111 01110111
’3’
’4’ ’5’ ’6’ ’7’
01001111
01100110 01101101 01111101 00000111
端口。
16
§6.2 简单数字接口电路
掌握：

接口电路的分类及特点；
两类简单接口芯片的应用
17
一、接口电路的基本构成
I/O接口：
数据
CPU
状态
外设
控制
18
接口的基本构成
AB DB CB 控制 逻辑
状态寄存器 (or 三态门)
译码 电路
数据输入寄存器 (or 三态门) 数据输出寄存器 (锁存器)
A12
MEMW MEMR 高位地 址信号
• • •
D0~D7 A0 • • • A12
WE
OE
译码 D0
译码
CE
READY/BUSY
IOW A0~ A12
380H
26
锁存器接口

通常由D触发器构成； 特点：
具有对数据的锁存能力； 不具备对数据的控制能力
27
常用锁存器芯片

74LS273 8D触发器，不具备数据的控制能力
24
三态门接口应用例

利用三态门作为输入接口（接口地址380H） 接到地址范围为70000H----71FFFH的
EEPROM芯片的READY/BUSY端，当三态门
输出高电平时，可向98C64A写入一个字节数 据，输出低电平时则不能写入。试画芯片与系 统的连接图
25
三态门接口应用例
D0~D7 A0
采用I/O独立编址方式(但地址线与存储器共用)；
最小模式下由IO/M区分是访问内存还是访问端口；
最大模式下用总线控制器信号来区分访问对象 I/O操作只使用20位地址信号中的16位：A15～A0 可寻址的I/O端口数为64K(65536)个 I/O地址范围为0～FFFFH IBM PC只使用了1024个I/O地址(0～3FFH)

设输出接口的地址为F0H
设输入接口地址为F1H 当开关的状态分别为0000～1111时， 在7段数码管上对应显示’0’～’F’
30
F0H = 0000 0000 1111 0000 F1H = 0000 0000 1111 0001
74LS273 7406 Rx8
D0～D7 译码器
IOW#
74LS138
≥1
A7～A4
&
≥1
D0 Q0 | Q1 D7 Q2 Q3 Q4 CP Q5 Q6 Q7
a b c d e f g DP
G G2A G2B C B A Y0
+5V 74LS244 K0～K3 D0
A15～A8
A3 A2 A1 A0
O1 I1 O2 I2
Y1
D1
D2 D3
O3 I3
O4 I4 E1

中断源分为：外部中断、内部中断


8086/8088的外部中断信号：INTR、NMI


42
为何计算机中要引入中断？


提高数据传输率； 避免了CPU不断检测外设状态的过程，提高 了CPU的利用率。 实现对特殊事件的实时响应。如多任务系统 操作系统中： 缺页中断 设备中断 各类异常 实时钟，。。。等

74LS374 含有8个带有三态输出的8D触发器，具 有对数据的控制能力
28
锁存器芯片74LS374
做输出口:
Q0 D0~D7
做输入口:
Q0
D0~D7
. . .
译码器
CP OE
. . .
译码器
OE Q7 CP
外 设
Q7
自外设
29
简单I/O接口综合应用例

根据开关状态在7段数码管上显示数字或 符号

速度匹配(Buffer)


信号的驱动能力(电平转换器、驱动器)
信号形式和电平的匹配(A/D、D/A)


信息格式(字节流、块、数据包、帧)
时序匹配(定时关系)

总线隔离(三态门)
6
接口的功能

I/O地址译码与设备选择
信号格式、电平与类型的转换 命令、数据和状态的缓冲与锁存 信息的输入、输出，对外设进行监测、控制 与管理，中断处理

CPU无需循环查询外设状态，而是外部设备在 需要进行数据传送时才中断CPU正在进行的工 作，让CPU来为其服务。即CPU在没有外设请 求时可以去做更重要的事情，有请求时才去传 输数据，从而大大提高了CPU的利用率。 优点：CPU效率高，实时性好，速度快。 缺点：程序编制较为复杂。
37
6.3.4 DMA传输
AND AL, 0FH
MOV SI, AX MOV AL, ［BX+SI］
OUT 0F0H, AL
JMP GO
……
LEA BX, Seg7 MOV AH, 0
33
6.3 输入输出的控制方式

主机与外设之间数据传送的控制方式有以下四 种： 无条件传送 查询式传送 中断方式传送 直接存储器存取(DMA, Direct Memory Access)

前面三种I/O方式都需要CPU作为中介： 外设 CPU 内存 两个含义：
1）软件：外设与内存之间的数据传送是通过CPU执 行程序来完成的（PIO方式）； 2）硬件：I/O接口和存储器的读写控制信号、地址信 号都是由CPU发出的（总线由CPU控制）。

缺点：程序的执行速度限定了传送的最大速 度（约为几十KB/秒）—解决：DMA传输
21
输入输出接口的特点
输入接口：

要求对数据具有控制能力（常用三态门实现）
输出接口：

要求对数据具有锁存能力（常用锁存器实现）
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二、基本输入接口
三态门接口：高电平、低电平、高阻态
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74LS244接口

含8个三态门的集成电路芯片
不具备数据的保存能力 在外设具有数据保持能力时用来输入接口
7
二、I/O端口
I/O端口：接口中的寄存器
数据端口 端口
状态端口
控制端口
8
I/O端口
数据
CPU
状态
外设
控制
9
I/O端口的编址方式
统一编址
独立编址
10
端口与内存的统一编址
特点：
00000H

指令及控制信号统一 内存地址资源减少
内存
地址 960KB
F0000H
I/O地址
64KB FFFFFH