清华大学出版社TSINGHUAUNIVERSITYPRESS第7章微型计算机与外设的数据传输
第7章 微型计算机与外设的 数据传输
清华大学出版社TSINGHUAUNIVERSITYPRESS第7章微型计算机与外设的数据传输微型计算机的硬件系统由主机和外围设备两部分组成，主机在运行中所需要的程序和数据由输入设备输入，处理的结果又要输出到外围设备中去。控制并实现信息输入输出的就是计算机的输入/输出系统。它提供了主机与外部世界进行信息交换的各种手段。本章介绍微型计算机与外设的数据传输，即微型计算机系统中几种基本的输入/输出方法，以及常用的控制芯片中断控制器芯片8259的特性和应用。上一页
第7章 微型计算机与外设的数据传输 微型计算机的硬件系统由主机和外围设备两部分组 成，主机在运行中所需要的程序和数据由输入设 备输入，处理的结果又要输出到外围设备中去。 控制并实现信息输入输出的就是计算机的输入/输 出系统。它提供了主机与外部世界进行信息交换 的各种手段。本章介绍微型计算机与外设的数据 传输，即微型计算机系统中几种基本的输入/输出 方法，以及常用的控制芯片中断控制器芯片8259 的特性和应用。 上一页
清华大学出版社TSINGHUAUNIVERSITYPRESS目录7.1输入输出系统概述7. 2微型计算机与夕围设备的数据传输方式7.3中断控制器82C59A本章小结上一页
目 录 7.1 输入输出系统概述 7.2 微型计算机与外围设备的数据传输方式 7.3 中断控制器 82C59A 本章小结 上一页
清华大学出版社TSINGHUA UNIVERSITYPRESS7.1. 输入输出系统概述7. 1. 1输入/输出系统的特点CPU与输入/输出之间的信号7.1.2上一页
7.1.1 输入/输出系统的特点 7.1.2 CPU与输入/输出之间的信号 7.1. 输入输出系统概述 上一页
清华大学出版社TSINGHUA UNIVERSITYPRESS输入/输出系统的特点7.1.1输入/输出系统，包括输入/输出设备、输入/输出接口和相应的输入/输出软件。微型计算机的输入/输出系统具有以下特点：1.复杂性：一是输入/输出设备的复杂性；二是计算机系统在运行过程中，会产生许多偶发事件，这些随机发生的事件很多都比较复杂，都需要输入/输出系统来处理。2.异步性：不同的外围设备有各自不同的定时和控制逻辑，且大都与CPU时序不一致，它们与CPU的工作通常都是异步进行的。输入/输出系统相对于CPU就存在操作上的异步性和时间上的任意性。3.实时性：实时性是指处理器对每一个连接到它的外设或处理器本身在需要或出现异常时（如电源故障、运算溢出、非法指令等），都要能够给予及时的处理，以防止错过服务时机，使数据丢失或产生错误。4.与设备无关性：输入/输出设备通过标准的输入/输出接口与CPU相连接，CPU能够通过统一的软件和硬件来管理各种各样的外围设备。上一页
7.1.1 输入/输出系统的特点 输入/输出系统，包括输入/输出设备、输入/输出接口和相应的输入/输出 软件 。 微型计算机的输入/输出系统具有以下特点： ⒈复杂性：一是输入/输出设备的复杂性；二是计算机系统在运行过程中， 会产生许多偶发事件，这些随机发生的事件很多都比较复杂，都需要 输入/输出系统来处理。 ⒉异步性：不同的外围设备有各自不同的定时和控制逻辑，且大都与 CPU时序不一致，它们与CPU的工作通常都是异步进行的。输入/输 出系统相对于CPU就存在操作上的异步性和时间上的任意性。 ⒊实时性：实时性是指处理器对每一个连接到它的外设或处理器本身在 需要或出现异常时（如电源故障、运算溢出、非法指令等），都要能 够给予及时的处理，以防止错过服务时机，使数据丢失或产生错误。 ⒋与设备无关性：输入/输出设备通过标准的输入/输出接口与 CPU相连 接，CPU能够通过统一的软件和硬件来管理各种各样的外围设备。 上一页
清华大学出版社TSINGHUA UNIVERSITYPRESS7.1.2 CPU与输入/输出设备之间的信号CPU与输入/输出设备之间所交换的信号有数据信息、控制信息和状态信息三类。1.数据信息：是CPU与输入/输出设备之间所交换的基本信息。数据信息大致有以下三种。数字量模拟量开关量在输入过程中，数据信息由外设经过外设与接口之间的数据线进入接口，再到达系统的数据总线，从而送给CPU。在输出过程中，数据信息从CPU经过数据总线进入接口，再通过接口与外设之间的数据线送到外设。上一页
7.1.2 CPU与输入/输出设备之间的信号 CPU与输入/输出设备之间所交换的信号有数据信息、控制信息和状态信 息三类。 ⒈数据信息：是 CPU与输入/输出设备之间所交换的基本信 息。数据信息大致有以下三种。 l 数字量 l 模拟量 l 开关量 在输入过程中，数据信息由外设经过外设与接口之间的数据 线进入接口，再到达系统的数据总线，从而送给CPU。在 输出过程中，数据信息从CPU经过数据总线进入接口，再 通过接口与外设之间的数据线送到外设。 上一页
清华大学出版社TSINGHUA UNIVERSITYPRESS号（续1）7.1.2 CPU与输入/输出设备之间的信号2.控制信息：控制信息是CPU通过接口传送给外设的。CPU通过发送控制信息控制外设的工作，外设的启动信号和停止信号就是常见的控制信息。实际上，控制信息的含义往往随着外设的具体工作原理的不同而有区别。3.状态信息：状态信息反映了当前外设所处的工作状态，是外设通过接口向CPU传送的。对于输入设备，通常用“准备好”（READY）信号来表明输入的数据是否准备就绪；对于输出设备，通常用“忙”（BUSY）信号表示输出设备是否处于空闲状态。如为空闲状态，则可接收CPU送来的信息，否则CPU要等待。上一页
7.1.2 CPU与输入/输出设备之间的信号（续1） ⒉控制信息：控制信息是CPU通过接口传送给外设的。CPU 通过发送控制信息控制外设的工作，外设的启动信号和停 止信号就是常见的控制信息。实际上，控制信息的含义往 往随着外设的具体工作原理的不同而有区别。 ⒊状态信息：状态信息反映了当前外设所处的工作状态，是 外设通过接口向CPU传送的。对于输入设备，通常用“准 备好”（READY）信号来表明输入的数据是否准备就绪； 对于输出设备，通常用“忙”（BUSY）信号表示输出设 备是否处于空闲状态。如为空闲状态，则可接收CPU送来 的信息，否则CPU要等待。 上一页
清华大学出版社TSINGHUAUNIVERSITYPRESS（续2）7.1.2 CPU与输入/输出设备之间的信号在微型计算机系统中，CPU通过接口和外设交换信息时，只有输入指令（IN）和输出指令（OUT），所以，控制信息和状态信息也被广义地看成是一种数据信息。状态信息是一种输入数据，控制信息是一种输出数据。这样，控制信息和状态信息也可以通过数据总线来传送了。但在接口中，这三种信息进入不同的寄存器。具体地说，CPU送往外设的数据或者外设送往CPU的数据放在数据缓冲寄存器中，从外设送往CPU的状态信息放在接口的状态寄存器中，而CPU送往外设的控制信息则送到接口的控制寄存器中。CPU与各外围设备之间的信息传送操作，实际上就是对这些寄存器进行的读写操作。在输入输出接口中，可以通过CPU进行读/写的寄存器文叫端口（port）。存放数据信息的叫做数据端口，存放状态信息的叫做状态端口，存放控制信息的叫做控制端口。CPU就是通过访问这些端口以确认外围设备的目前状态，控制外围设备的运行，并和外围设备进行数据交换操作。上一页
7.1.2 CPU与输入/输出设备之间的信号（续2） • 在微型计算机系统中，CPU通过接口和外设交换信息时，只有输入指 令（IN）和输出指令（OUT），所以，控制信息和状态信息也被广 义地看成是一种数据信息。状态信息是一种输入数据，控制信息是一 种输出数据。这样，控制信息和状态信息也可以通过数据总线来传送 了。但在接口中，这三种信息进入不同的寄存器。具体地说，CPU送 往外设的数据或者外设送往CPU的数据放在数据缓冲寄存器中，从外 设送往CPU的状态信息放在接口的状态寄存器中，而CPU送往外设的 控制信息则送到接口的控制寄存器中。CPU与各外围设备之间的信息 传送操作，实际上就是对这些寄存器进行的读/写操作。 • 在输入输出接口中，可以通过CPU进行读/写的寄存器又叫端口 （port）。存放数据信息的叫做数据端口，存放状态信息的叫做状态 端口，存放控制信息的叫做控制端口。CPU就是通过访问这些端口以 确认外围设备的目前状态，控制外围设备的运行，并和外围设备进行 数据交换操作。 上一页
清华大学出版社TSINGHUA UNIVERSITYPRESS7.2微型计算机与外围设备的数据传送方式微型计算机与外围设备的数据传送方式，也即计算机的基本I/O操作技术有三种，它们是●利用程序设计技术进行的I/O操作利用中断驱动实施的I/O操作直接存储器存取DMA技术上一页
微型计算机与外围设备的数据传送方式，也即计 算机的基本I/O操作技术有三种，它们是 l利用程序设计技术进行的I/O操作 l利用中断驱动实施的I/O操作 l直接存储器存取DMA技术 上一页 7.2 微型计算机与外围设备的数据传送方式
清华大学出版社TSINGHUA UNIVERSITYPRESS7.2微型计算机与外围设备的数据传送方式程序传送方式7.2.17.2.2中断传送方式DMA传送方式7.2.3上一页
7.2.1 程序传送方式 7.2.2 中断传送方式 7.2.3 DMA传送方式 上一页 7.2 微型计算机与外围设备的数据传送方式