2014计算机三级《PC技术》考试要点第三章(3)

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　　第三节 输入输出控制

　　输入输出寻址，轮询I/O方式，中断传送方式，DMA传送方式

　　1.I/O寻址

　　在80X86系列CPU中，采用专门的I/O指令来对I/O端口进行输入或输出操作。在CPU中负责与I/O端口交换信息的寄存器只能是AL(8位数据或16位数据)。在输入、输出指令中，直接寻址范围是0～255;通过DX寄存器存放外设的端口地址而间接寻址的范围是0～65535。两个连续的8位端口可以当作一个16位端口来使用。

　　在PC机中，实际上只有10条地址线(A0～A9)参加I/O端口地址译码，因此实际能访问的I/O端口数为1024。相应的地址空间为000H～3FFH，其中000H～1FFH分配给系统板上的I/O端口，200H～3FFH分配给I/O插卡。所以当地址线A9为高电平时，表示PC机的系统总线与I/O插卡交换数据;A9为低电平时，系统总线为主板上的I/O端口交换数据。

　　区分访问内存与外设的控制信号是M/IO，当其为低电平时，表示CPU访问I/O设备。为区分读操作或写操作应利用CPU相应控制信号，如IOR表示读I/O端口，IOW表示写I/O端口。在I/O端口的地址译码电路中，还必须使用AEN信号参与译码，AEN是DMA允许地址输出信号，高电平时表示DAM控制器接管地址总线，只有当ANE为低电平时，才表示是CPU接管地址总线，在地址总线上送来的CPU是访问I/O端口的地址，才允许I/O端口进行译码输出。

　　2.计算机与外设交换信息的方式

　　计算机与外设交换信息的方式有4种:直接程序传送方式、程序查询方式、程序中断方式和DMA(直接访问存储器)方式。

　　直接程序传送方式适合于开关和数码显示器等比较简单，可以直接向其输入或输出的器件。程序查询方式适用于那些数据有一个准备与就绪过程的外设，只有外设准备好了，CPU才能进行数据的读写。

　　程序中断方式使CPU与外设能同时并行地工作，以提高CPU的利用率。DMA方式是计算机与外设高速交换信息的方式，这种方式在DMA控制器的控制下，让外设与内存之间不通过CPU而直接交换数据。由于DMA是用硬件实现这种数据交换的，所以速度很高，并且可以批量传输，适用于高速外设。在DMA开始之前要用程序对DMA控制器芯片进行初始化;在DMA传输结束后，也要用程序进行有关数据的处理工作。

　　3.计算机与外设之间交换信息的内容

　　计算机与外设之间交换信息的类型有3种:外设的状态、计算机给外设的命令、双方交换的信息。

　　4.查询I/O方式

　　查询方式的程序设计包括如下步骤:①输入I/O设备的状态信息;

　　②判断I/O设备就绪否?若未就绪，则重新取设备状态继续判断;③若I/O设备已就绪，则执行I/O数据传输。

　　查询方式所需硬件、软件都很简单，但浪费了大量的CPU时间。为了提高查询方式中CPU的工作效率，可以让CPU依次对多个外设查询，即轮询。

　　5.程序中断I/O方式

　　在计算机中专门负责中断处理的硬件和软件称为中断系统。不同类型的CPU，其中断系统的机能不同。

　　从主程序转向I/O中断服务程序的过程称为中断响应，I/O中断响应是通过硬件实现的。其任务是:

　　①保存主程序的返回地址;

　　②转向中断服务程序的入口地址。中断服务程序的任务是:①保护CPU现场;

　　②开中断(在响应中断的过程中要关中断，以区分一次响应中断的过程。若在本次处理中断的过程中允许响应更高级别的中断，则需及时开中断);③中断服务处理;

　　④恢复主程序的CPU现场;

　　⑤在80X86系统中，要向8259发EOI(中断结束)命令，以便执行中断嵌套功能;⑥返回主程序的断点处，以便继续执行主程序。

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