【正文】 沖器 基地址 基字計數(shù) 寄存器 寄存器 (16 位 ) (16 位 ) A 0 ~A 3 A 8 ~A 15 A 0 ~A 7 減 1 電路 暫時字計數(shù)器 (16 位 ) 加 1/ 減 1 電路 暫時地址寄存器 (16 位 ) I/O 緩沖器 命令寄存器 (8 位 ) 屏蔽寄存 器 (1 位 ) 請求寄存 器 (1 位 ) 讀 / 寫 工作方式 寄存器 (16 位 ) 狀態(tài) 寄存器 (8 位 ) 暫存 寄存器 (8 位 ) CS RESET READY CLK EOP IOR IOW MEMR MEMW AEN ADSTB HRQ HLDA DREQ 0 ~DREQ 3 DACK 0 ~DACK 3 圖 622 8237A5內(nèi)部邏輯框圖 第 6章輸入輸出系統(tǒng) 通過對這些寄存器的編程，可實(shí)現(xiàn) 8237A的三種基本傳送方式，三種 DMA傳送類型，二種工作時序，二種優(yōu)先級排隊(duì)，自動預(yù)臵傳送地址和字節(jié)數(shù)，以及實(shí)現(xiàn)存儲器 ——存儲器之間的傳送等一系列操作功能。 在上述三種數(shù)據(jù)傳送模式中，如何表示數(shù)據(jù)的傳送方向呢？ 8237A對每種模式提供了四種類型，表示數(shù)據(jù)傳送的方向。 D5位決定每傳送一個字節(jié)后，存儲器地址 +1或 1。它的初值與基值地址寄存器的內(nèi)容相同，并且是兩者由 CPU同時寫入的。 （ 5）當(dāng)前字節(jié)計數(shù)器 (DMA+1。當(dāng)屏蔽位臵位時，禁止本通道的 DREQ進(jìn)入。編程時，要使用哪個通道，就應(yīng)該使該通道的屏蔽位臵 0。 使用單一屏蔽寄存器 (DMA+10) MOV AL， 00000010B ；最低 3位 010，開放通道 2 OUT DMA+10， AL ；寫單一屏蔽寄存器 使用四位屏蔽寄存器 (DMA+15) MOV AL， 00001011B ；最低 4位 =1011，僅開放通道 2 OUT DMA+15， AL ；寫四位屏蔽寄存器 另外， 8237A還設(shè)有一個開放四個通道的命令，其端口地址是 DMA+14，屬于軟命令，在后面介紹。 D2是請求使用位， D2=1。 第 6章輸入輸出系統(tǒng) GW D2 D7 D6 D3 D4 D5 D1 D0 D1：控制通道 0地址在存儲器到存儲器整個傳送過程中保持不變。 ? D2=0，允許 8237A工作； ? D2=1，禁止 8237A工作。 ? D4=0，采用固定優(yōu)先權(quán)（即 DREQ），優(yōu)先權(quán)最高。該寄存器只能寫，不能讀，各命令位的功能如下： D2 D7 D6 D3 D4 D5 D1 D0 D5：控制寫入的時刻。由復(fù)位信號 RESET和清除命令清除。則命令字為 00000000B=00H。 ? D6=0， DREQ高電平有效； ? D6=1， DREQ低電平有效。 第 6章輸入輸出系統(tǒng) GW (DMA+8) 它用來控制 8237A的操作，其內(nèi)容由 CPU寫入。由復(fù)位信號 RESET和清除命令清除。由復(fù)位信號 RESET和清除命令清除。 ? D0=0時，禁止存儲器到存儲器傳送。該寄存器只能寫，不能讀。該寄存器只能寫，不能讀，其格式為： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 未用 通道 3 通道 2 通道 1 通道 0 其中， 1=臵屏蔽； 0=清屏蔽 第 6章輸入輸出系統(tǒng) 例如：為了在每次軟盤讀寫操作時，進(jìn)行 DMA初始化，都必須開放通道 2。若 D2臵 0，則允許請求 DREQ?？勺x可寫 。因?yàn)楫?dāng) 8237A執(zhí)行當(dāng)前字節(jié)計數(shù)寄存器已為 O的那個DMA周期時，過程才結(jié)束，所以，若欲傳送 N字節(jié)，則寫基值字節(jié)計數(shù)寄存器的字總數(shù)值應(yīng)為 N1。傳送過程中基值地址寄存器的內(nèi)容不變，其只能寫，不能讀。通道 0作為源，通道 l作為目的。它用于控制 DMA傳送的操作方式和傳送類型以及自動預(yù)臵，其格式為： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 模式選擇 地址 自動 類型選擇 通道選擇 00=詢問方式 01=單一方式 10=成組方式 11=級聯(lián)方式 1=地址 l 0=地址 +l 1=預(yù)臵 1=自動 預(yù)臵 0=非自動預(yù)臵 00=校驗(yàn) =DMA寫 10=DMA讀 =無效 00=0通道 =l通道 10=2通道 11=3通道 第 6章輸入輸出系統(tǒng) 其中： D7D6決定 DMA操作模式。其中與用戶編程直接發(fā)生關(guān)系的是內(nèi)部寄存器 。 DMA工作時序如圖 620所示。 當(dāng) DMAC收到一個從外設(shè)發(fā)來的 DREQ請求信號請求 DMA傳送時， DMA控制器經(jīng)判優(yōu)及屏蔽處理后向總線仲裁器送出總線請求 HRQ信號要求占用總線。 第 6章輸入輸出系統(tǒng) DMA系統(tǒng)概述 為了實(shí)現(xiàn) DMA傳送，一般除了 DMA控制器以外，還需要其他配套芯片組成一個 DMA傳輸系統(tǒng)。 圖 618表示了兩者的聯(lián)絡(luò)情況，當(dāng) CPU將各種參數(shù)放入公共信箱后，用 “通道注意 ”信號 CA通知 IOP，這時， IOP從信箱中獲取參數(shù)，并進(jìn)行有關(guān)操作。為了提高整個系統(tǒng)的工作效率， CPU需要擺脫對 I/O設(shè)備的直接管理和頻繁的 I/O操作。 第 6章輸入輸出系統(tǒng) 圖 617 DMA傳送控制示意圖 第 6章輸入輸出系統(tǒng) DMA控制方式的 工作過程 是： 若 I/O設(shè)備與存儲器之間需要傳送一批數(shù)據(jù)時，先由I/O設(shè)備向 DMA控制器發(fā)出請求信號 DREQ，再由 DMA控制器向 CPU發(fā)送請求占用總線的信號 HRQ， CPU響應(yīng) HRQ后向 DMA回送一個響應(yīng)信號 HLDA，隨后 CPU讓出總線控制權(quán)給 DMA控制器，再由 DMA控制器回應(yīng) I/O設(shè)備應(yīng)答信號 DACK。這就要求系統(tǒng)中的外設(shè)，具有主動申請 CPU為其服務(wù)的權(quán)利。 三態(tài) 緩沖器 IOR G Q D R 狀態(tài) 譯碼器 8D 鎖存器 輸出 設(shè)備 D7～ D0 D7 A15～ A0 ACK 數(shù)據(jù) IOW +5V 圖 616 查詢輸出接口 第 6章輸入輸出系統(tǒng) 配合該接口工作的相應(yīng)程序段為： MOV DX， 8000H ； DX指向狀態(tài) STATUS： IN AL， DX ；讀狀態(tài)口 TEST AL， 80H ；測試標(biāo)志位 D， JNZ STATUS ； D7=1，未就緒，繼續(xù)查詢 INC DX ； D7=0，就緒， DX指數(shù)據(jù)口 MOV AL， BUF ；變量 BUF送 AL OUT DX， AL ；數(shù)據(jù)輸出 第 6章輸入輸出系統(tǒng) 特點(diǎn)： CPU主動查詢，執(zhí)行循環(huán)程序等待外設(shè)進(jìn)入規(guī)定狀態(tài)。 ? 狀態(tài)端口。 將圖 612中的 “三態(tài)緩沖器 ”改為 “鎖存器 ”， CPU發(fā)出的 “讀命令 ”改為 “寫命令 ”，于是得到圖 613，便可實(shí)現(xiàn)無條件傳送輸出。 在圖 611中，兩個數(shù)據(jù)端口分別支持 無條件輸入 和無條件輸出 。 I/O程序控制方式又分兩類： ? 無條件傳送控制方式 ? 程序查詢控制方式 第 6章輸入輸出系統(tǒng) 無條件傳送是一種最簡單的輸入 /輸出控制方法，一般用于控制 CPU與低速 I/O接口之間的信息交換，在無條件傳送方式下，不需要考慮外部設(shè)備的的狀態(tài)，只需由 CPU執(zhí)行輸入或輸出指令便可完成數(shù)據(jù)傳送。該方式進(jìn)一步分為： ? 無條件傳送 ? 查詢傳送 （ 2） I/0中斷控制方式 （ 3） 直接存儲器存取 (DMA)控制方式。 A3⊕ 12=l 第 6章輸入輸出系統(tǒng) 2 5 5 9 9 5 2 9 9 7 10 12 13 11 10 15 1 2 4 10 11 6 2 A11 4 5 A3 … A6 11 84 1 10 13 11 10 13 1 4 3 6 8 Y0 Y7 3 6 8 A0 A1 A2 A7 … A10 A B C +5V V DIP AEN IOW IOR 3 3 3 1 3 6 8 14 G1 12 12 =1 LS136 =1 LS136 =1 LS136 K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 K9 G2A G2B 圖 68 用 “ 異或門 ” 組成的可選式譯碼電路 第 6章輸入輸出系統(tǒng) 1 2 3 4 5 6 7 GND VDD 14 13 12 11 10 9 8 =1 =1 =1 =1 74LS136 AEN A0 LS31 LS32 LS30 1 1 1 1 1 1 1 =1 amp。A11⊕ 09 74LS32 IOR amp。在這種方式下，我們可以選用譯碼芯片進(jìn)行譯碼。在固定式譯碼方式中不需要改變接口電路，可以通過接口電路中的開關(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。它把地址和控制信號進(jìn)行組合，產(chǎn)生對芯片的選擇信號。在選定 I/O端口都地址時要注意： ? 凡是被系統(tǒng)配臵所占用了的地址一律不能使用。 第 6章輸入輸出系統(tǒng) 3． CPU執(zhí)行 IN或 OUT指令，便會向設(shè)備接口發(fā)出相應(yīng)的命令信號。 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。在輸入輸出指令中， I/O端口地址以間接方式給出，指令格式為： MOV DX， nnnnH ；端口地址存入 DX OUT Dx， AL ； AL→ 端口 IN AL， DX ； AL← 端口 第 6章輸入輸出系統(tǒng) PC機(jī)中的 I/O端口地址分配 對于接口設(shè)計者來說，搞清楚 系統(tǒng) I/O端口地址分配 十分重要。另一部分是內(nèi)存單元地址，被分配給 I/O端口的地址，存儲器不能再使用。 第 6章輸入輸出系統(tǒng) I/O端口數(shù)據(jù)傳送的控制方式 DMA控制器 8237 輸入輸出系統(tǒng)概述 I/0設(shè)備的編址方式 微機(jī)中常用的幾種總線 第 6章輸入輸出系統(tǒng) I/0設(shè)備的編址方式 I/O端口是處理器與 I/O設(shè)備直接通信的地址。 總之， I/O接口的功能就是 完成數(shù)據(jù)、地址和控制三總線的轉(zhuǎn)換和連接 。與外部設(shè)備交換的信息。 第 6章輸入輸出系統(tǒng) 外部設(shè)備的特征主要有： ? 速度 ? 信號形式 ? 信息格式及傳輸規(guī)程 由于外設(shè)具有以上特征，所以在速率、信號形式、時序控制、信息格式各方面都需與整個系統(tǒng)匹配，而類型不同的外設(shè)在這些方面又各不相同，從而導(dǎo)致整個輸入／輸出系統(tǒng)的復(fù)雜化。 例如軟盤、盒式磁帶、磁卡、 IC卡等，常被用于保存信息，也用于方便人們與計算交換信息。接口把來自外部設(shè)備的各種信號變換之后送給 CPU，而 CPU處理的結(jié)果再經(jīng)接口變換之后送給外部設(shè)備。第 6章輸入輸出系統(tǒng) 第 6章輸入輸出系統(tǒng) I/O端口數(shù)據(jù)傳送的控制方式 DMA控制器 8237 輸入輸出系統(tǒng)概述 I/0設(shè)備的編址方式 微機(jī)中常用的幾種總線 第 6章輸入輸出系統(tǒng) 第 6章 輸入輸出系統(tǒng) 輸入和輸出設(shè)備是計算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分，計算機(jī)通過輸入 /輸出設(shè)備與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 所以， CPU與 I/O設(shè)備無法直接連接，必須通過接口電路連接 。 第 6章輸入輸出系統(tǒng) （ 3）外存儲器 外存儲器如磁盤、磁帶、光盤、磁卡、 IC卡、磁鼓、磁芯等，它們在外部設(shè)備中具有特殊的地位， 既有存儲信息的作用，又有輸入／輸出信息的作用 。 2. 外部設(shè)備的特征 外部設(shè)備采用的工藝技術(shù)，已經(jīng)歷了三代的演變過程，即： 機(jī)電結(jié)合、電子與機(jī)械結(jié)合以及微處理器與電子機(jī)械結(jié)合，并逐步走向智能化 。 ? 數(shù)據(jù)。 ? 為 I/O端口提供尋址功能。這些控制卡