接口电路的作用:
CPU数据-->输出接口电路-->输出设备
CPU<--输入接口电路<--输入设备数据
接口是CPU与外部设备交换信息的中转站。
接口电路的功能:
数据暂存功能、端口地址译码器(便于使用IN,OUT指令读写数据),与外设之间有联络功能,有中断管理能力,有数据转换功能(串并转换)
端口的概念:
端口是接口电路中能与CPU交换信息的寄存器称为I/O端口寄存器。
数据口:存放CPU向外设输出或外设输入的数据
状态口:存放状态信息
控制口:存放状态信息
每个端口,系统都为它编了一个地址,系统只要给出某个地址,通过译码电路,就能找到相应的I/O接口电路中的端口寄存器。
I/O端口编址方式:
统一编址:把I/O端口作为存储器的一个单元来看待
独立编址:分两个地址空间,在PC机系列使用独立编址方式。
端口地址不占用内存空间,对于I/O端口,CPU须有专门的I/O指令去访问,
在PC系列机中,I/O端口采用独立编址方式。
计算机与输入输出设备信息交换的方式:
无条件传送方式、查询方式、中断控制方式、DMA方式(直接存储器方式)
无条件传送方式:
假设外设已准备好,即输入数据已经准备好,或输出设备空闲,此时CPU可以直接用IN或OUT指令完成与接口直接的数据交换。
查询方式:
用查询方式交换信息,CPU要查询输入数据是否准备好;采用查询方式输出数据前,CPU要查询输出设备是否空闲。只有确认外设已具备了输入或输出条件后,才能用IN或OUT指令完成数据传送。
中断控制方式:
在查询方式中,CPU通过不断读取状态信息来了解外设状态,CPU利用率不高;
而且采用查询方式工作,不能保证系统实时地对外设做出请求相应。
为了提高CPU的效率,使系统具有实时性能,产生了中断处理技术。
采用中断方式传送信息时,如果外设未做好数据传送准备,CPU可执行与传送数据无关的其他指令。当外设做好准备后,可向CPU发出中断请求,请求为之服务。若CPU响应中断,将暂停正在运行的程序,转入中断服务子程序,完成数据传送。等中断服务结束后,返回原来运行的程序继续执行。
直接存储器方式(DMA):
用硬件实现在内存与I/O设备间直接进行数据交换,不需要CPU的参与。数据传送速度上限取决于存储器的工作速度。速度快。