【正文】 聊城大學(xué)物理科學(xué)與信息工程學(xué)院 第 7 章 輸入輸出接口 I/O接口概述 無條件傳送和程序查詢傳送 中斷控制系統(tǒng) DMA傳送 ?理解 I/O接口典型結(jié)構(gòu)特點和 I/O端口編址方式 ?掌握輸入輸出指令 ?掌握 DOS平臺的匯編語言編程 ?熟悉無條件傳送 ， 開關(guān)輸入和 LED輸出 ?掌握查詢傳送方式的特點和編程 ?熟悉中斷傳送方式的過程 ?熟悉 IA32處理器主要中斷類型 ?掌握可屏蔽中斷和中斷向量表 ?掌握內(nèi)部中斷服務(wù)程序的編寫 ?理解中斷控制器的作用 ?熟悉可屏蔽中斷服務(wù)程序的編寫 ?理解 DMA傳送方式的特點 教學(xué)要求 第 7章 輸入輸出接口 I/O接口概述 ?微機(jī)的外部設(shè)備多種多樣 工作原理 、 驅(qū)動方式 、 信息格式 、 以及工作速度方面彼此差別很大 它們不能與 CPU直接相連 必須經(jīng)過中間電路 （ I/O接口 ） 再與系統(tǒng)相連 ?I/O接口是位于基本系統(tǒng)與外設(shè)間 、 實現(xiàn)兩者數(shù)據(jù)交換的控制電路 在 PC機(jī)主板上的 可編程接口 電路 系統(tǒng)總線插槽中的電路卡 （ Card） I/O接口的典型結(jié)構(gòu) I/O地址＝外設(shè)端口，對應(yīng)接口寄存器 1. 內(nèi)部結(jié)構(gòu) ?數(shù)據(jù)寄存器 保存微處理器與外設(shè)之間交換的數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)輸入寄存器：保存從輸入設(shè)備獲取的數(shù)據(jù) ，處理器選擇合適的方式進(jìn)行讀取 數(shù)據(jù)輸出寄存器：保存處理器發(fā)往輸出設(shè)備的數(shù)據(jù) ， 適時到達(dá)輸出設(shè)備 ?狀態(tài)寄存器 保存外設(shè)當(dāng)前的工作狀態(tài)信息 ?控制寄存器 保存微處理器控制接口電路和外設(shè)操作的有關(guān)信息 2. 外部特性 ?接口電路的外部特性由其引出信號來體現(xiàn) ?I/O接口處于處理器與外設(shè)之間： ?面向微處理器一側(cè)的信號 與處理器總線或系統(tǒng)總線類似 有數(shù)據(jù)信號 、 地址信號和控制信號等 ?面向外設(shè)一側(cè)的信號 與外設(shè)有關(guān) 外設(shè)數(shù)據(jù)信號 、 外設(shè)狀態(tài)信號和外設(shè)控制信號 3. 基本功能 ?數(shù)據(jù)緩沖 匹配快速的微處理器與相對慢速的外設(shè)的數(shù)據(jù)交換 緩沖：實現(xiàn)接口雙方數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣绕ヅ? ?信號變換 把信號相互轉(zhuǎn)換為適合對方的形式 計算機(jī)直接處理的信號 數(shù)字量 （ 0和 1組成的信號編碼 ） 開關(guān)量 （ 只有兩種狀態(tài)的信號 ） 脈沖量 （ 低脈沖信號 ， 高脈沖信號 ） 4. 軟件編程 ?接口芯片具有可編程性 （ Programmable） ?命令字 （ 控制字 ） 寫入接口芯片 、 選擇工作方式 、 控制數(shù)據(jù)傳輸 ?初始化程序 選擇 I/O接口工作方式 、 設(shè)置原始工作狀態(tài)等 ?驅(qū)動程序 操縱 I/O接口完成具體工作 硬件接口電路需要軟件編程配合工作 I/O端口的編址 ?I/O端口＝ I/O地址 ， 對應(yīng) I/O接口的寄存器 ?一個接口電路可以具有多個 I/O端口 ， 每個端口用來保存和交換不同的信息 ?數(shù)據(jù)寄存器 、 狀態(tài)寄存器和控制寄存器占有的 I/O地址常依次被稱為數(shù)據(jù)端口 、 狀態(tài)端口和控制端口 ?輸入 、 輸出端口可以是同一個 I/O地址 如何編排存儲器地址和 I/O地址？ 1. I/O端口與存儲器獨立編址 ?I/O端口單獨編排地址 ， 獨立于存儲器地址 ?優(yōu)點： I/O端口的地址空間獨立 控制和地址譯碼電路相對簡單 專門的 I/O指令使程序清晰易讀 ?缺點： I/O指令沒有存儲器指令豐富 80x86采用 I/O端口獨立編址 主存 空間 I/O 空間 FFFFF 0 FFFF 2. I/O端口與存儲器統(tǒng)一編址 ?將 I/O端口與存儲器地址統(tǒng)一編排 ?優(yōu)點： 不需要專門的 I/O指令 I/O數(shù)據(jù)存取靈活 ?缺點： 占去部分存儲器空間 程序不易閱讀 主存 部分 I/O 部分 存儲器空間 00000 FFFFF 3. I/O地址譯碼 ?與存儲器地址譯碼在原理和方法上完全相同 ?I/O地址不太強(qiáng)調(diào)連續(xù) ， 多采用部分譯碼 輸入輸出指令 ?輸入指令 IN：數(shù)據(jù)從 I/O接口輸入到微處理器 IN AL/AX/EAX,i8/DX ?輸出指令 OUT：數(shù)據(jù)從微處理器輸出 I/O接口 OUT i8/DX,AL/AX/EAX ?串輸入 INS指令 ?串輸出 OUTS指令 IN AL,21H IN AL,DX 舉例 OUT 21H,AL OUT DX,AL 舉例 1. I/O尋址方式 ?直接尋址 I/O指令直接提供 8位 I/O地址 只能尋址最低 256個 I/O地址 （ 00～ FFH） 用 i8表示 I/O地址 ， 表達(dá)形式上與立即數(shù)一樣 ?DX間接尋址 用 DX寄存器保存訪問的 I/O地址 可尋址全部 I/O地址 （ 0000～ FFFFH） 直接書寫成 DX， 表示 I/O地址 64K個 I/O地址，不分段 2. I/O數(shù)據(jù)傳輸量 ?8位 I/O傳輸： I/O指令使用 AL ?16位 I/O傳輸： I/O指令使用 AX ?32位 I/O傳輸： I/O指令使用 EAX out 20h,al out 20h,ax out 20h,eax mov dx,3fch out dx,al out dx,ax out dx,eax 舉例 in al,20h in ax,20h in eax, 20h mov dx,3fch in al,dx in ax,dx in eax,dx 舉例 3. I/O保護(hù) ?I/O敏感指令 IN、 OUT和 INS、 OUTS， CLI和 STI ?IA32處理器保護(hù)方式下 ， I/O特權(quán)和 I/O許可位圖限制 I/O敏感指令的執(zhí)行 程序的當(dāng)前特權(quán)高于或等于程序的 I/O特權(quán) ，I/O敏感指令才可以執(zhí)行 I/O許可位圖給特權(quán)低的程序或虛擬 8086方式的程序提供有限的 I/O地址訪問權(quán)限 ?Windows限制應(yīng)用程序訪問 I/O地址 ?課程利用 DOS操作系統(tǒng)實踐 I/O程序 16位 DOS應(yīng)用程序 ?16位 DOS操作系統(tǒng)運行于 Intel 8086和 8088處理器 IA32處理器的實地址工作方式 ?DOS平臺下使用實地址存儲模型 只能訪問 1MB存儲空間 ， 分成不大于 64KB的段 默認(rèn)采用 16位操作數(shù)尺寸： 使用 16位或 8位寄存器 、 操作數(shù)和尋址方式 堆棧以 16位為單位壓入 PUSH和彈出 POP數(shù)據(jù) ?IA32處理器的實地址工作方式 還允許使用 32位寄存器 、 操作數(shù)和尋址方式 執(zhí)行大多數(shù)新增的 32位通用指令 1. DOS平臺的源程序框架 。 in DOS include 。 包含 16位輸入輸出文件 .data 。 定義數(shù)據(jù)段 ?? 。 數(shù)據(jù)定義 （ 數(shù)據(jù)待填 ） .code 。 定義代碼段 start: 。 程序執(zhí)行起始位置 mov ax,@data mov ds,ax ?? 。 主程序 （ 指令待填 ） exit 0 。 程序正常執(zhí)行結(jié)束 ?? 。 子程序 （ 指令待填 ） end start 。 匯編