【正文】 I/O指令 第 6章輸入輸出系統(tǒng) 地址范圍 XT I/O設(shè)備 地址范圍 AT I/O設(shè)備 000～ 020～ 040～ 060～ 080～ 0～ 0BF OC0～ 0FF 200～ 210～ 217 220～ 7 8～ 2FF 300～ 320～ 378～ 380～ 0～ 3AF 3UO～ 3BF 0～ 3CF 3DO～ 3DF 3E0～ 3E7 0～ 7 8～ 3FF DMA控制器 中斷控制器 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 8253 并行接口電路 DMA頁(yè)面寄存器 NMI屏蔽寄存器 保留 游戲接口 擴(kuò)展箱 保留 串行通信接口 COM2 實(shí)驗(yàn)板 硬盤(pán)適配器 并行打印機(jī)接口 LPT SDLC通信接口 保留 單色顯示 /打印機(jī)適配器 保留 彩色圖形適配器 CGA 保留 軟盤(pán)適配器 串行通信適配器 000～ 020～ 040～ 060～ 080～ 0～ 0BF 0CO～ 0DF OE0～ OFF 0～ 8 200～ 207 278～ 8～ 2FF 300～ 360～ 378～ 380～ 0～ 3AF 3BO～ 3BF 0～ 3CF 3D0～ 3DF 0～ 7 8～ 3FF DMA控制器 l 中斷控制器 l 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 并行接口電路 DMA頁(yè)面寄存器 中斷控制器 2 DMA控制器 2 協(xié)處理器 硬盤(pán)適配器 游戲接口 并行打印機(jī)接口 LPT2 串行通信接口 實(shí)驗(yàn)板 保留 并行打印機(jī)接口 LPT1 SDLC通信接口 BSC通信接口 單色顯示 /打印機(jī)適配器 保留 彩色圖形適配器 CGA 軟盤(pán)適配器 串行通信接口 COM1 PC/XT和 PC/AT系統(tǒng)提供了 A9～ A0這 10位地址線作為 I/O端口地址，總共 1024個(gè)端口。在使用時(shí)，有的 I/O接口可能僅用到其中的前幾個(gè)地址，見(jiàn)表 62。 表 62 PC/XT、 PC/AT機(jī)的 I/O空間分配 第 6章輸入輸出系統(tǒng) 在 I/O指令中可采用 單字節(jié)地址 或 雙字節(jié)地址 尋址方式。 若用 單字節(jié)地址 作為端口地址，則最多可訪問(wèn) 256個(gè)端口。系統(tǒng)主機(jī)板上的 I/O端口，采用單字節(jié)地址，并且是直接尋址方式，其指令格式為： 輸入 IN AX， PORT (輸入 16位數(shù)據(jù) ) IN AL， PORT (輸入 8位 ) 輸出 OUT PORT， AX (輸出 16位 ) OUT PORT， AL (輸出 8位 ) 注： PORT是一個(gè) 8位的字節(jié)地址。 第 6章輸入輸出系統(tǒng) 若用 雙字節(jié)地址 作為端口地址，則最多可尋址 216=64K個(gè)端口。系統(tǒng)主板上的 I/O端口，采用雙字節(jié)地址，并且是用 DX寄存器間接尋址方式，端口地址放在寄存器中。其指令格式為： 輸入 MOV DX， H ；建立指針 IN AX， DX ； 16位傳送 或 IN AL， DX ； 8位傳送 輸出 MOV DX， H OUT DX， AX ； 16位傳送 或 OUT AL， DX ； 8位傳送 注： H為 16位的兩字節(jié)地址。 第 6章輸入輸出系統(tǒng) 2． 80286和 80386還支持 I/O端口直接與 RAM之間的數(shù)據(jù)傳送 輸入 MOV DX， PORT LES DI， Buffer_In IN SB ； 8位傳送 (INSW) ； 16位傳選 輸出 MOV DX， PORT LDS SI, Buffer_Out OUT SB ； 8位傳送 (OUTSW) ； 16位傳送 注意： 這里的輸入與輸出是對(duì) RAM而言的。 輸入時(shí)，用 ES： DI指向目標(biāo)緩沖區(qū) Buffer_In；輸出時(shí)，用 DS： SI指向原緩沖區(qū) Buffer_Out。 第 6章輸入輸出系統(tǒng) 3． CPU執(zhí)行 IN或 OUT指令，便會(huì)向設(shè)備接口發(fā)出相應(yīng)的命令信號(hào)。利用這些命令信號(hào)以及設(shè)備接口中的控制邏輯，便可實(shí)現(xiàn)如下的功能： ?臵位或復(fù)位設(shè)備接口的某些控制寄存器，以控制設(shè)備執(zhí)行某些操作，例如啟動(dòng)、停止等。 ?測(cè)試設(shè)備的狀態(tài)。如 BUSY(忙 )、 READY(準(zhǔn)備就緒 )等，以便決定下一步操作。 ?完成數(shù)據(jù)傳送。輸人數(shù)據(jù)時(shí)，將 I/O設(shè)備接口中的數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)容送到 CPU內(nèi)部的某一寄存器；輸出教據(jù)時(shí)，將 CPU內(nèi)部某一寄存器的內(nèi)容送到設(shè)備接口中的數(shù)據(jù)寄存器。 注意： 無(wú)論是命令、狀態(tài)還是數(shù)據(jù)，實(shí)際上都是通過(guò) CPU與設(shè)備接口間的教據(jù)總線傳送的。 第 6章輸入輸出系統(tǒng) 只要設(shè)計(jì) I/O接口電路，就必然要使用 I/O端口地址。在選定 I/O端口都地址時(shí)要注意： ? 凡是被系統(tǒng)配臵所占用了的地址一律不能使用。 ? 原則上未被占用的地址用戶可以使用，但對(duì)計(jì)算機(jī)廠家申明保留的地址，不要使用，否則會(huì)發(fā)生 I/O端口地址重疊和沖突造成你開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品與系統(tǒng)不兼容而失去使用價(jià)值。 ? 一般用戶可使用 300～ 31FH地址，這是 IBMPC系列機(jī)留作實(shí)驗(yàn)卡用的。在用戶可用的 I/O地址范圍內(nèi)，為了避免與其他的插板發(fā)生地址沖突，最好采用地址開(kāi)關(guān)。 第 6章輸入輸出系統(tǒng) I/O端口地址譯碼 CPU為了對(duì) I/O端口進(jìn)行讀寫(xiě)操作，需確定與自己交換信息的端口 (寄存器 )。那么，就需要把來(lái)自地址總線上的地址代碼翻譯成為所需要訪問(wèn)的端口 (寄存器地址代碼 )的。這就是 端口地址譯碼 問(wèn)題。 1. I/O地址譯碼電路 I/O地址譯碼碼電路不僅僅與地址信號(hào)有關(guān)，而且與控制信號(hào)有關(guān)。它把地址和控制信號(hào)進(jìn)行組合，產(chǎn)生對(duì)芯片的選擇信號(hào)。由于 I/O地址譯碼除了地址范圍受上述地址分配的限制之外，還要滿足其他一些條件，所以，在設(shè)計(jì)地址譯碼電路時(shí)，除了精心選擇地址范圍之外，還要根據(jù) CPU與 I/O端口交換數(shù)據(jù)時(shí)的流向 (讀 /寫(xiě) )，數(shù)據(jù)寬度 (8位 /16位)，以及是否采用奇偶地址的要求來(lái)引入相應(yīng)的控制信號(hào)，參加地址譯碼電路。 地址譯碼電路的輸出信號(hào)，通常是低電平有效，高電平無(wú)效。 第 6章輸入輸出系統(tǒng) 2. I/O地址譯碼方法 I/O端口地址譯碼的方法靈活多樣，可由地址和控制信號(hào)的不同組合來(lái)選擇端口地址。一般原則是把地址分為兩部分： ? 一部分是高位地址線與 CPU的控制信號(hào)組合，經(jīng)譯碼電路產(chǎn)生 I/O接口芯片的片選 信號(hào)，實(shí)現(xiàn)片間尋址； ? 另一部分是低位地址線直接連到 I/O接口芯片，實(shí)現(xiàn) I/O接口芯片的片內(nèi)尋址，即訪問(wèn)片內(nèi)的寄存器。 第 6章輸入輸出系統(tǒng) 3. I/O端口地址碼電路的幾種形式 I/O端口地址譯碼電路的 形式 可分為 ? 固定式端口地址譯碼 ? 可選式端口地址譯碼 若按譯碼電路采用的 元器件 來(lái)分，則可分為 ? 門(mén)電路譯碼 ? 譯碼器譯碼 第 6章輸入輸出系統(tǒng) （ 1）固定式端口地址譯碼。 所謂 固定式譯碼 是指接口中用到的端口地址不能更改。目前，接口卡中大部分都采用固定式譯碼。在固定式譯碼方式中不需要改變接口電路，可以通過(guò)接口電路中的開(kāi)關(guān)、跳線器使接口卡的 I/O端口的地址根據(jù)要求加以改變。 若僅需一個(gè)端口地址時(shí)，則采用門(mén)電路構(gòu)成譯碼電路很簡(jiǎn)便，如圖 64所示。其中，圖 64(a)所示電路可譯出 2F8H讀操作端口地址，圖 64 (b)所示電路能譯出進(jìn)行讀 /寫(xiě)操作的 2E2H端口地址。 第 6章輸入輸出系統(tǒng) A9 ≥1 1 1 1 1 1 1 LS32 IORAEN A0 A1 A2 A3 A8 A7 A6 A5 A4 LS04 amp。 amp。 LS20 LS30 （ a） A9 ≥1 1 1 1 1 LS32 IORAEN A0 A1 A2 A3 A8 A7 A6 A5 A4 LS04 amp。 amp。 1 1 IOW≥1 ≥1 YY（ 寫(xiě) ）（ 讀 ）LS30 LS20 (b) 圖 64 門(mén)電路譯碼電路 第 6章輸入輸出系統(tǒng) （ 2）可選端口地址譯碼 如果用戶要求端口地址適應(yīng)不同的地址分配場(chǎng)合，或者為系統(tǒng)以后有擴(kuò)充的余地，可以選用可選端口地址譯碼。在這種方式下，我們可以選用譯碼芯片進(jìn)行譯碼。圖 65就是使用了譯碼芯片 74LS138，簡(jiǎn)稱 38譯碼器。 G1 接口芯片進(jìn)行內(nèi)部譯碼 G2A G2B AEN A9 A8 A7 A6 A5 IOW A4～ A0 DMACS（ 選中 DMA控制器 8237） INTRCS（ 選中中斷控制器 8259） T/CCS（ 選中定時(shí) /計(jì)數(shù)控制器 8253） PPICS（ 選中并行接口芯片 8255） A B C 圖 65 PC/XT主機(jī)板上的 I/O譯碼電路 第 6章輸入輸出系統(tǒng) 若接口電路中需使用多個(gè)端口地址時(shí)，則采用譯碼器譯碼比較方便。譯碼器的型號(hào)很多。請(qǐng)參閱 。如圖 66所示，就是用 4位比較器 74LS85來(lái)譯碼的。 A0 A1 74LS32 A2 A5 A=B A =B B0 B1 B2 B5 A2 A5 A4 A6 E F G H A6 A7 A8 A9 74LS85 74LS30 RD +5V +5V IOW 1 A B C D Y amp。 amp。 74LS32 IOR amp。 WR 圖 66 四位比較器譯碼電路 第 6章輸入輸出系統(tǒng) （ 3）開(kāi)關(guān)式可選端口地址譯碼 在可選端口地址譯碼中，還可以采用開(kāi)關(guān)式端口地址譯碼。這種譯碼方式可以通過(guò)開(kāi)關(guān)使接口卡的 I/O端口地址根據(jù)要求加以改變而無(wú)需改動(dòng)線路，其電路結(jié)構(gòu)形式如下。 ① 使用比較器 +地址開(kāi)關(guān) 如圖 67所示，圖中 DIP開(kāi)關(guān)狀志的設(shè)臵，就決定了譯碼電路的輸出，若改變開(kāi)關(guān)狀態(tài)，則就改變了 I/O端口地址。電路中使用了一片 8位比較器 74LS688，它以兩組 8位輸入端P0~7和 Q0~7信號(hào)進(jìn)行比較，形成一個(gè)輸出端 P的信號(hào)，其規(guī)則為： ? 當(dāng) P0~7≠Q(mào) 0~7時(shí)， P=1，輸出高電平。 ? 當(dāng) P0~7=Q0~7時(shí)， P=0，輸出低電平。 第 6章輸入輸出系統(tǒng) LS138 0Y7Y 2GB2GA1GABCLS138 0Y7Y 2GB2GA1GABC+5V P=Q LS688 COMP 0P A9 AEN 7P7Q+5V 0Q+5V DIP IORIOR A0 圖 67 用比較器組成的可選式譯碼電路 第 6章輸入輸出系統(tǒng) ②使用 “異或門(mén) ”+地址開(kāi)關(guān) 如果用 “異或門(mén) ”代替比較器，則可得到圖 68所示的譯碼電路，它由 3片 “異或門(mén) ”74LSl36， 9位 DIP開(kāi)關(guān)和譯碼器 74LS138組成。 74LS136芯片內(nèi)部有 4個(gè) “異或門(mén) ”，其內(nèi)部邏輯如圖 69所示。 在譯碼電路圖 68中， “異或門(mén) ”的兩個(gè)輸入端，一個(gè)接地址線或控制線，另一個(gè)接地址開(kāi)關(guān)。并且將所有 “異或門(mén) ”的輸出端連在一起，再接到 LSl38的控制端 G1上。若要使 LSl38譯碼器的 G1控制信號(hào)為 “1”，則必須使每個(gè) “異或門(mén) ”的輸出端都為 “1”，即應(yīng)滿足下列邏輯式： G1=AEN⊕ 5IOR⊕ IOWA11⊕ 09A10⊕ 2A9⊕ 5A8⊕ 9 A 7⊕ 12A6⊕ 2A5⊕ 5A4⊕ 9A3⊕ 12=l 第 6章輸入輸