第二章输入输出接口技术和输入输出通道§2.1概述为何外围设备不能像存储器直接挂到主机CPU的总线上？原因：形式多样输入输出类型不同工作速度不同信息类型和传送方式不同1、接口、通道及其功能1)I／O接口电路：是主机和外围设备之间交换信息的连接部件，使主机和外设能够协调工作，有效地完成信息交换。其功能如下：解决主机CPU和外围设备之间的时序配合和通信联络问题（数据锁存器、缓冲器、状态寄存器、中断控制电路）解决CPU和外围设备之间的数据格式转换和匹配问题解决CPU的负载能力（总线控制器）和外围设备端口选择问题（锁存器、缓冲器）2)I／O通道I／O通道：也称为过程通道。它是计算机和控制对象之间信息传送和变换的连接通道。2、I／O信号的种类3、计算机和外部的通信方式发送SYNSYN异步通信：§2.2I／O控制方式注意2.查询传送方式（条件传送方式）查询式I/O方式，也称条件传送方式。此时，CPU和外围设备的I/O接口除需设置数据端口外，还要有状态端口。当一个微机系统有多个外设采用查询式交换信息时，CPU需采用分时控制方式，逐一查询，逐一服务。例：假设某微机控制系统采用查询式对1#，2#，3#三个外围设备进行I/O管理，其简化程序流程图如图2—4所示。查询程序见教材P203查询式I/O方式的优缺点及使用条件优点：查询式接口电路简单，不占用中断输入线，同时查询程序也简单，易于设计调试。由于查询式I/O方式是通过CPU执行程序来完成的，因此各外设的工作与程序的执行保持同步关系，特别适用于多个按一定规律顺序工作的生产机械或生产过程的控制。缺点：查询式I/O方式下，CPU要不断地读取各外设状态，一一查询各外设是否有服务请求。浪费主机时间，效率较低。例：用查询式管理键盘输入，若程序员在终端按10个字符/秒的速度打字，那么计算机平均用100ms的时间完成一个字符的输入过程，而实际上从终端读入一个字符并送出显示等处理的时间只需约50µs，如果同时管理30台终端，那么用于测试状态和等待时间为：100000µs-50×30µs=98500µs；可见，98.5%的时间都在查询等待中浪费了。I/O方式的选择必须满足实时控制的要求。对于查询式I/O方式，满足实时控制要求的使用条件是：“所有外围设备的服务时间的总和必须小于或等于任一外围设备的最短响应时间（也称危险时间）”。服务时间指某台外设服务子程序的执行时间。最短响应时间指某台设备相邻两次请求服务的最短间隔时间。中断请求1INTR1.中断控制I/O时应解决的问题2.中断优先级问题的解决各外设的优先权顺序就由查询序列中它所处的位置决定，先查询的设备优先权最高，最后查询的设备优先权最低。即：查询的先后顺序决定了各外设的优先权高低。软件查询式中断控制I/O处理程序流程图如图2—9所示。2)雏菊链法3)专用硬件方式在微机系统或微机控制系统中更多的是采用专用硬件芯片——中断控制器来进行中断优先级管理的。在8086/8088微机系统中常常采用的是可编程中断控制器8259A。1片8259A能管理8级中断，从其引脚IR7~IR0接收8个I/O设备的中断请求，请求标志积存在中断请求寄存器IRR中，然后通过中断优先级裁决器的裁决，选中当前优先级最高的中断请求，使8259A的输出端INT为1，从而向CPU发出一个中断请求。3实时响应的条件采用中断控制I/O方式时，只要外设不提出中断请求，CPU运行主程序，完成控制系统设计中指定的工作（不必循环检测各外设的状态避免浪费CPU的时间），只有应外设的请求才临时中断当前工作去为外设服务，因此，采用中断控制I/O方式解决了慢速的外设和高速的CPU之间交换信息时在时间配合上的矛盾，充分利用了CPU的时间，提高了输入输出的速度。采用了中断，可根据各外设最短响应时间的长短恰当地安排其优先权顺序。但是，即使采用了中断控制I/O方式，也不是在任何情况下，都能满足实时控制的要求，可采用中断嵌套。§2.2.3.DMA控制方式§2.3I/O接口设计§2.3.1I／0接口的编址方式*I/O接口为何需要地址（编址）？Inel8086+8288独立编址方式的优点：►内存地址空间与I/O接口地址空间分开，互不影响►可寻址256个端口，执行I／O指令时间短，译码电路简单►程序清晰易读►硬件设计简单独立编址方式的缺点：►专门I／O指令的功能有限，不如访问内存指令丰富；►增加了微处理器本身控制逻辑的复杂性。2．I／0接口与存储器统一编址方式统一编址方式的优点：►数据处理能力强►I／O部分可以和存储器部分共用译码和控制电路►CPU不需区分访内操作及访问输入输出操作的控制信号，可以相应减少引脚►I／O端口数目不受限制统一编址方式的缺点：