第8章输入/输出接口与中断系统8.1输入/输出技术的发展8.2输入/输出接口的基本组成8.3中断系统8.4DMA技术8.5常见的标准输入/输出接口2010/12/61计算机的输入/输出（Input/Output)接口输入/输出接口主机设备设备（Interface）控制器执行机构计算机的外设往往不能直接与系统总线相连，需要一个中间环节完成数据缓冲、数据格式转换、通信控制、时序和电平匹配等工作，这个中间环节就是接口电路。设置接口的主要目的是将用户编制的程序（或数据）输入至主机内，将运算结果输送给用户，并能实现I/O系统与主机工作的协调等。2010/12/628.1I/O技术的发展输入/输出技术的发展大致可分为4个阶段：1．早期阶段I/O设备与主机交换信息都必须通过CPU2．接口模块和DMA阶段为了提高CPU的工作效率，出现了能满足中断请求处理要求的接口和DMA（DirectMemoryAccess）技术。虽然这一阶段实现了CPU和I/O并行工作，但是在主机与I/O交换信息时，CPU要中断现行程序，也即CPU与I/O还不能做到绝对地并行工作。3．通道阶段通道是负责管理I/O设备以及实现主存与I/O设备之间信息交换的部件，它可视为一种具有特殊功能的处理器。依赖通道管理的I/O设备在与主机交换信息时，CPU不直接参与管理，故CPU的资源利用率更高。4．I/O处理机阶段I/O处理机又叫外围处理机（PeripheralProcessorUnit，PPU），它基本独立于主机工作。具有I/O处理机的输入/输出系统与CPU工作的并行性更高，这说明I/O系统对主机来说，具有更大的独立性。2010/12/638.2I/O接口的基本组成8.2.1I/O接口的概念•I/O接口通常是指主机与外部设备之间设置的一个硬件电路及其相应的软件控制。•主机与外设之间设置接口适配电路的原因:¾利用接口可实现多台外部设备的识别和选择。¾通过接口可实现数据缓冲达到速度匹配。¾通过接口可实现数据“串-并”格式的转换。¾通过接口可实现电平转换。¾通过接口可传送控制命令。¾通过接口可监视设备的工作状态。2010/12/648.2I/O接口的基本组成8.2.2I/O接口的功能与组成端口（Port）是指接口电路中的一些寄存器，分别用来存放数据信息、控制信息和状态信息，相应的就有数据端口、控制端口和状态端口。（端口与寄存器等价！！！）接口和端口是两个不同的概念，若干端口加上相应的控制逻辑才能组成接口。I/O接口通常应具备如下功能：¾设备选择与寻址功能。¾传送命令的功能。¾传送数据的功能。¾反映I/O设备工作状态的功能。2010/12/658.2I/O接口的基本组成8.2.2I/O接口的功能与组成I/O接口一般都由数据锁存/缓冲器、状态寄存器、命令寄存器、地址译码和控制逻辑等电路组成。2010/12/668.2I/O接口的基本组成8.2.3I/O接口的编址与控制方法对I/O的编址有两种方式，一种是独立编址I/O，另一种是存储器映象I/O。(1)在独立编址I/O中，IN，OUT指令在微处理器、累加器与I/O设备之间或存储器与I/O设备之间传送数据。用于INTEL微处理器系统的最普遍的I/O传送技术就是独立编址I/O，独立编址的I/O设备的地址又称为端口。独立编址I/O是指I/O存储单元独立与存储器系统单独隔离开一个独立的存储空间。•缺点：这种方式的缺点是只能使用IN、OUT指令在I/O与处理器之间传送数据。•优点：端口与存储空间隔离开来，用户可以充分的扩展存储器而无须考虑给I/O留出空间。(2)在存储器映象I/O中，任一存储器的指令均能执行I/O数据传送。2010/12/678.2I/O接口的基本组成8.2.3I/O接口的编址和控制方法ƒ80X86系列计算机的I/O指令•指令系统包括给I/O设备传送信息的指令（OUT）•从I/O设备读出信息的指令（IN）外设与微处理器内累加器的数据交换是通过IN与OUT指令实现的。I/O地址存储于寄存器DX中作为16位I/O地址，或由指令操作码之后的操作数提供。例如:INAL,8；从端口P8输入一个字节到AL。2010/12/688086的I/O指令指令数据宽度功能INAL,P88用AL读8位端口P8一个字节INAX,P1616用AX读16位端口P16一个字INAL,DX8用AL读DX寻址的端口一个字节INAX,DX16用AX读DX寻址的端口一个字OUTP8,AL8用AL送出一个字节到P8寻址的端口O