計算機接口及IO指令

輸入／輸出程序設計 學習目的 １)掌握計算機接口的概念 ２)掌握ＣＰＵ與接口交換信息、ＣＰＵ控制外部設備的基本原理． ３)理解接口設計的大致過程和方法． 學習目的 ４)掌握端口訪問指令的功能、使用方法、尋址方式 ５)能夠理解簡單的接口控制程序。 (1)外設接口存在的必要性 外部設備種類豐富，處理速度差異較大。 設備中使用的信號標準也各不相同。 如果使用ＣＰＵ直接控制外部設備將使計算機系統本身的設計復雜化。 (2)接口的概念 接口，顧名思義，為了使兩種本來互相不匹配的事物能夠相互溝通而產生的一種中介。(例如，翻譯就起到這種作用)。 計算機接口，由特定的電路結構來實現，具有兩面性，如下圖所示： 端口的分類 狀態端口：一般是只讀的端口，為ＣＰＵ提供接口當前的工作狀態，以便ＣＰＵ判斷當前應該針對接口做一些什么操作． 控制端口：一般是只寫的端口，ＣＰＵ通過設置控制端口，可以設定接口的工作方式，向接口發送各種操作命令． 端口的分類 數據輸入端口：如果設備具有輸入功能，那么通過把輸入數據存放在輸入端口，等待ＣＰＵ來讀取． 數據輸出端口：如果設備具有輸出功能，那么ＣＰＵ把輸出數據傳送到輸出端口作為接口的輸出數據． 在實際應用中，各類端口可能會在物理上重疊． (3)接口的設計過程 １)設計接口的邏輯電路圖，選擇所需芯片，包括端口的分析和設計。 ２)設計接口的實際電路圖，主要針對接口板卡中具體的線路布局。(包括板卡的實際形狀、走線細節、各個芯片在板卡中的實際位置)。 ３)根據實際電路圖制作板卡樣品，在板卡樣品上焊接對應的芯片。 (3)接口的設計過程 ４)編制接口控制程序，該程序要能完成接口電路的基本數據輸入、輸出功能。 ５)將板卡樣品插入總線插槽，運行接口控制程序，調試板卡硬件以及控制程序。 (4)８０８６／８０８８ＣＰＵ中Ｉ／Ｏ端口的編址空間 Ｉ／Ｏ端口和寄存器、內存單元具有相同的特性，同屬于存儲單元，用于存放二進制信息。 (4)８０８６／８０８８ＣＰＵ中Ｉ／Ｏ端口的編址空間 三種存儲單元所在的物理位置不同： 寄存器位于ＣＰＵ內部 內存單元位于內部存儲器內部 Ｉ／Ｏ端口位于接口電路當中。 (4)８０８６／８０８８ＣＰＵ中Ｉ／Ｏ端口的編址空間 一般來說，在計算機系統中，寄存器具有獨立的編址空間。 在８０８６匯編語言中，對寄存器地址的引用和對內存單元地址的引用存在明顯差別。 這種差別反映了二者具有不同的編址空間。 (4)８０８６／８０８８ＣＰＵ中Ｉ／Ｏ端口的編址空間 對于Ｉ／Ｏ端口來說，存在統一編址和獨立編址兩種方式。 不同計算機系統中可能使用不同的編址方式。 統一編址方式 統一編址方式是指內存單元和Ｉ／Ｏ端口共存于同一個地址空間內。 Ｉ／Ｏ端口和內存單元不會出現重復的地址。 訪問內存單元和Ｉ／Ｏ端口時，使用的指令、尋址方式、地址表示形式完全一致，唯一的區別是具體邏輯地址的差異。 獨立編址方式 獨立編址方式是指Ｉ／Ｏ端口的地址和內存單元的地址在不同的兩個地址空間。 內存單元地址和Ｉ／Ｏ端口地址無關聯，二者可能出現重復地址。 訪問內存單元和Ｉ／Ｏ端口需要使用不同的指令，不同的控制信號，以區分兩個完全不同的地址空間。 (4)８０８６／８０８８ＣＰＵ中Ｉ／Ｏ端口的編址空間 在８０８６／８０８８系統中，Ｉ／Ｏ端口采用獨立編址方式。 控制信號方面，使用ＲＤ信號表示讀操作、使用ＷＲ信號表示寫操作。 同時使用Ｍ／ＩＯ信號區別兩個地址空間，該信號等于１時，表示訪問內存單元，等于０時表示訪問Ｉ／Ｏ端口。 (4)８０８６／８０８８ＣＰＵ中Ｉ／Ｏ端口的編址空間 指令方面，訪問端口和訪問內存單元使用兩套不同的指令。 訪問內存單元的指令執行時會使Ｍ／ＩＯ信號為１，訪問Ｉ／Ｏ端口的指令執行時會使該信號為０。 (5)訪問端口的指令 讀端口指令：把端口數據讀入ＣＰＵ的寄存器中。 ＩＮ　ＡＬ，ＸＸＨ ＩＮ　ＡＸ，ＸＸＨ 上面這種格式為直接尋址方式，ＸＸＨ是端口地址，范圍為０到２５５。 (5)訪問端口的指令 ＩＮ　ＡＬ，ＤＸ ＩＮ　ＡＸ，ＤＸ 間接尋址方式，端口地址由ＤＸ寄存器的內容給出，變化范圍為０到６５５３５。 ８０８６系統中，最多可以訪問６５５３６個端口。 (5)訪問端口的指令 寫端口指令：把ＣＰＵ寄存器中的數據送到端口保存。 直接尋址方式： ＯＵＴ　ＸＸＨ，ＡＬ ＯＵＴ　ＸＸＨ，ＡＸ 間接尋址方式： ＯＵＴ　ＤＸ，ＡＬ ＯＵＴ　ＤＸ，ＡＸ (5)訪問端口的指令 ８０８６系統中，端口尋址方式只有直接尋址和間接尋址兩種。 ８０８６系統中對端口訪問無段基值概念，生成物理地址時固定使用０作為段基值，因為端口空間為６４Ｋ，正好是一個段的長度． 接口控制程序示例 例. 假設有一個４＊４的小鍵盤，和一個１＊２的７段

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總結

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