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　　第三節(jié) 輸入輸出控制

　　輸入輸出尋址，輪詢I/O方式，中斷傳送方式，DMA傳送方式

　　1.I/O尋址

　　在80X86系列CPU中，采用專門的I/O指令來對I/O端口進行輸入或輸出操作。在CPU中負責(zé)與I/O端口交換信息的寄存器只能是AL(8位數(shù)據(jù)或16位數(shù)據(jù))。在輸入、輸出指令中，直接尋址范圍是0～255;通過DX寄存器存放外設(shè)的端口地址而間接尋址的范圍是0～65535。兩個連續(xù)的8位端口可以當(dāng)作一個16位端口來使用。

　　在PC機中，實際上只有10條地址線(A0～A9)參加I/O端口地址譯碼，因此實際能訪問的I/O端口數(shù)為1024。相應(yīng)的地址空間為000H～3FFH，其中000H～1FFH分配給系統(tǒng)板上的I/O端口，200H～3FFH分配給I/O插卡。所以當(dāng)?shù)刂肪�A9為高電平時，表示PC機的系統(tǒng)總線與I/O插卡交換數(shù)據(jù);A9為低電平時，系統(tǒng)總線為主板上的I/O端口交換數(shù)據(jù)。

　　區(qū)分訪問內(nèi)存與外設(shè)的控制信號是M/IO，當(dāng)其為低電平時，表示CPU訪問I/O設(shè)備。為區(qū)分讀操作或?qū)懖僮鲬?yīng)利用CPU相應(yīng)控制信號，如IOR表示讀I/O端口，IOW表示寫I/O端口。在I/O端口的地址譯碼電路中，還必須使用AEN信號參與譯碼，AEN是DMA允許地址輸出信號，高電平時表示DAM控制器接管地址總線，只有當(dāng)ANE為低電平時，才表示是CPU接管地址總線，在地址總線上送來的CPU是訪問I/O端口的地址，才允許I/O端口進行譯碼輸出。

　　2.計算機與外設(shè)交換信息的方式

　　計算機與外設(shè)交換信息的方式有4種:直接程序傳送方式、程序查詢方式、程序中斷方式和DMA(直接訪問存儲器)方式。

　　直接程序傳送方式適合于開關(guān)和數(shù)碼顯示器等比較簡單，可以直接向其輸入或輸出的器件。程序查詢方式適用于那些數(shù)據(jù)有一個準備與就緒過程的外設(shè)，只有外設(shè)準備好了，CPU才能進行數(shù)據(jù)的讀寫。

　　程序中斷方式使CPU與外設(shè)能同時并行地工作，以提高CPU的利用率。DMA方式是計算機與外設(shè)高速交換信息的方式，這種方式在DMA控制器的控制下，讓外設(shè)與內(nèi)存之間不通過CPU而直接交換數(shù)據(jù)。由于DMA是用硬件實現(xiàn)這種數(shù)據(jù)交換的，所以速度很高，并且可以批量傳輸，適用于高速外設(shè)。在DMA開始之前要用程序?qū)MA控制器芯片進行初始化;在DMA傳輸結(jié)束后，也要用程序進行有關(guān)數(shù)據(jù)的處理工作。

　　3.計算機與外設(shè)之間交換信息的內(nèi)容

　　計算機與外設(shè)之間交換信息的類型有3種:外設(shè)的狀態(tài)、計算機給外設(shè)的命令、雙方交換的信息。

　　4.查詢I/O方式

　　查詢方式的程序設(shè)計包括如下步驟:①輸入I/O設(shè)備的狀態(tài)信息;

　�、谂袛郔/O設(shè)備就緒否?若未就緒，則重新取設(shè)備狀態(tài)繼續(xù)判斷;③若I/O設(shè)備已就緒，則執(zhí)行I/O數(shù)據(jù)傳輸。

　　查詢方式所需硬件、軟件都很簡單，但浪費了大量的CPU時間。為了提高查詢方式中CPU的工作效率，可以讓CPU依次對多個外設(shè)查詢，即輪詢。

　　5.程序中斷I/O方式

　　在計算機中專門負責(zé)中斷處理的硬件和軟件稱為中斷系統(tǒng)。不同類型的CPU，其中斷系統(tǒng)的機能不同。

　　從主程序轉(zhuǎn)向I/O中斷服務(wù)程序的過程稱為中斷響應(yīng)，I/O中斷響應(yīng)是通過硬件實現(xiàn)的。其任務(wù)是:

　�、俦４嬷鞒绦虻姆祷氐刂�;

　�、谵D(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序的入口地址。中斷服務(wù)程序的任務(wù)是:①保護CPU現(xiàn)場;

　�、陂_中斷(在響應(yīng)中斷的過程中要關(guān)中斷，以區(qū)分一次響應(yīng)中斷的過程。若在本次處理中斷的過程中允許響應(yīng)更高級別的中斷，則需及時開中斷);③中斷服務(wù)處理;

　�、芑謴�(fù)主程序的CPU現(xiàn)場;

　�、菰�80X86系統(tǒng)中，要向8259發(fā)EOI(中斷結(jié)束)命令，以便執(zhí)行中斷嵌套功能;⑥返回主程序的斷點處，以便繼續(xù)執(zhí)行主程序。

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