【正文】 缺點： 3)使用專用 I/O指令和存儲器訪問指令有明顯區(qū) 別，可使編制的程序清晰易懂，便于檢查。 2)I/O地址譯碼較簡單， I/O尋址速度較快； 1)存儲器全部地址空間都不受 I/O尋址影響； 2. 優(yōu)點： 隔離 I/O方式 23 80486的 I/O端口編址方式 80486對存儲器映象 I/O編址方式和隔離 I/O編址方式都提供了支持。 實際中一般使用隔離編址的 I/O空間，而將存儲器映象編址的 I/O空間作為補充。 I/O地址空間 I/O指令 I/O保護 與隔離 I/O編址方式有關的幾個問題： 24 1. I/O地址空間 實際的 80X86系統(tǒng)中只用 A9～ A0這十根地址線對 I/O尋址，即只使用了 1K字節(jié)的 I/O空間。 對這 1K字節(jié)的 I/O地址空間大都按 AT系統(tǒng)的技術 標準作了分配。 80386/80486的 I/O地址空間，由 216(64K)個可獨立 尋址的 8位端口組成。 任意兩個相鄰的 8位端口可構成一個 16位端口； 4個 相鄰的 8位端口可構成一個 32位端口。 80486的 I/O端口編址方式 （ 1 32位端口的對準、不對準問題） 25 ? 為了保證 DMA控制器訪問存儲器時，不會同時選通 I/O空間 中相同地址的端口，一般在 I/O端口地址譯碼電路中還要加 一個限定信號 “AEN”，使得 DMAC訪問時， AEN=1，禁止 I/O 端口譯碼。 關于 80486I/O編址方式的兩點說明： 80486的 I/O端口編址方式 ? 10根 I/O地址線并非專設的，而是借用存儲器尋址的低 10 位地址線 A9～ A0。為了與存儲器的訪問相區(qū)別，就要在 I/O 端口地址譯碼電路上加限定信號 IOR或 IOW，這兩個信號是 在執(zhí)行 IN指令或 OUT指令時自動產(chǎn)生的。 26 ?DX間接尋址端口的 I/O指令： IN AL, DX 和 OUT DX, AL AX, DX DX, AX EAX, DX DX, EAX ； port為 8位立即數(shù)， 故最多可直接尋址 256個 I/O端口。 ； DX為 16位，故可間接 尋址 64K個 I/O端口。 1)單項數(shù)據(jù) I/O指令 (IN， OUT) 分為兩種： ?立即數(shù)直接尋址端口的 I/O指令： IN AL , port 和 OUT port , AL AX , port port , AX EAX , port port , EAX 80486的 I/O端口編址方式 27 2)串數(shù)據(jù) I/O指令 (INS,OUTS) 這類 I/O指令有以下幾個特點： ⑤ 通常與 REP前綴連用，這時隱含 CX作為重復次數(shù)計數(shù)器 ① 隱含 DX作為端口間接尋址寄存器 ② 隱含 DS:ESI作為 OUTS指令的源操作數(shù) ③ 隱含 ES:EDI作為 INS指令的目的操作數(shù) ④ 隱含 DF對 ESI或 EDI中的內(nèi)存地址偏移值進行增 /減控制 80486的 I/O端口編址方式 28 1) 用 EFLAGS中的 IOPL字段控制使用 I/O指令訪問 I/O地址空間 的權限。 （ 操作系統(tǒng)可以為每個任務指定一個 I/O特權級，存放在各任務的標志寄存器副本的 IOPL字段中，與 I/O操作有關的指令只有在其當前特權級高于指定的 I/O特權級時才允許執(zhí)行。） 2) 用任務狀態(tài)段的 “I/O允許位映象 ”控制對 I/O地址空間中各具 體端口的訪問權限。 （ 80486為每個任務在內(nèi)存中建立一個任 務狀態(tài)段 (TSS)，其中在 TSS高地址端專門有一個 I/O允許位 映象區(qū)。映象區(qū)中每一位都與 I/O空間中的一個字節(jié)端口地址 相對應，位值為 1，表示對應的端口字節(jié)不允許訪問；位值 為 0，則允許訪問。） 80486為 I/O操作提供了兩種保護機制： 80486的 I/O端口編址方式 29 基于上述兩種 I/O保護機制， I/O訪問保護過程： （ 1） CPU先檢查是否滿足 CPL≤IOPL ，如滿足，則可訪問；如不滿足，再 （ 2）對相應于要訪問端口的所有映象位進行測試。若都為 0，則允許訪問；若有任一位為 1，則發(fā)出一般保護異常信號，拒絕訪問。 （例如雙字操作，要測試相鄰的 4位。） 80486的 I/O端口編址方式 這是保護虛地址方式下的 I/O保護機理。 在虛擬 8086方式下，處理器不考慮 IOPL，只檢查I/O允許位映象。 30 I/O同步控制方式 MPU與I/O外設間的數(shù)據(jù)傳送示意圖 為什么要進行 I/O同步控制？ 目的是要實現(xiàn) MPU與 I/O設備之間操作的同步，以實現(xiàn)兩者之間正確有效的數(shù)據(jù)傳送。 31 ?程序查詢式 ?中斷驅動式 ?直接存儲器存取式 ?專用 I/O處理器式 還有一種最簡單的無條件傳送方式 延時等待式 。它是一種無需控制的 I/O操作方式，只有在外部控制過程的各種動作時間是固定、且已知的條件下才能使用，故不把它作為一種 I/O控制方式來介紹。 I/O同步控制方式通常有四種： I/O同步控制方式 32 2） 硬件接口結構 1）特點： I/O操作總是由 MPU通過程序查詢外設 的狀態(tài)來啟動，即總是 MPU主動， I/O被動。 I/O同步控制方式 輸入狀態(tài)信息 數(shù)據(jù)就緒？ 輸入數(shù)據(jù) 狀態(tài)位復位 (b)工作流程 N 輸 入 設 備 鎖存 器 選 通 D Q 三態(tài)緩沖 器 (8位 ) 三態(tài)緩沖 器 (1位 ) amp。 地址譯碼 數(shù) 據(jù) +5V 準備就緒 觸發(fā)器 Pd Di DB AB MPU IOR READY (狀態(tài) 信息 ) Ps (a)硬件結構 amp。 R ① 輸入接口 33 ② 輸出接口 輸入狀態(tài)信息 忙否？ 輸出數(shù)據(jù) 狀態(tài)位復位 Y N (b)工作流程 輸 出 設 備 數(shù) 據(jù) 數(shù)據(jù) 鎖存器 地址譯碼 三態(tài)緩沖 器 (1位 ) amp。 amp。 Pd Ps DB IOW MPU (a)硬件結構 忙觸發(fā)器 Q D R ACK 狀態(tài)信息 +5V BUS Di AB IOR ?除數(shù)據(jù)端口外，必須有狀態(tài)端口 ?狀態(tài)端口和輸入數(shù)據(jù)端口必須有三態(tài)輸出功能 說明： I/O同步控制方式 34 在 MPU使用效率與響應實時性間有矛盾 。軟件開銷大。 4) 缺點： ?它是一種天然的同步控制機構，由于總是 MPU主動，所有 I/O傳送都與程序的執(zhí)行嚴格同步，故能很好地協(xié)調 MPU與外設之間的工作，數(shù)據(jù)傳送可靠。 3) 優(yōu)點： ?接口簡單，硬件電路不多，查詢程序也不復雜。 I/O同步控制方式 35 1)特點： 每次 I/O操作都是由 I/O設備向 MPU發(fā)中 斷請求而啟動的，即 I/O主動， MPU被動。 具有中斷控制方式的輸入接口電路示意圖 2)接口電路結構 輸入 設備 狀態(tài) 信號 數(shù)據(jù) 鎖存器 中斷請求 觸發(fā)器 三態(tài) 緩存器 系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線 數(shù)據(jù) RDY D +5V Q amp。 1 地址 譯碼 M