数字量的输入输出控制方式课件.ppt

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1、数字量的输入输出控制方式数字量的输入输出控制方式n输入输入/输出接口输出接口nCPUCPU对数字量输入对数字量输入/输出的控制方式输出的控制方式1 1 数字量的输入输出控制方式数字量的输入输出控制方式一、一、输入输入/输出接口输出接口 外部设备与外部设备与CPUCPU交换信息必须通过输入交换信息必须通过输入/输出接输出接口电路。输入口电路。输入/输出的信息有输出的信息有数据、状态和数据、状态和控制控制三类不同的信息，为了区别不同类型的三类不同的信息，为了区别不同类型的信息需设置不同的端口。信息需设置不同的端口。因此一个典型的数字量输入因此一个典型的数字量输入/输出接口电输出接口电路必须包括路必

2、须包括数据端口、状态端口和控制端口数据端口、状态端口和控制端口,如图如图2-272-27所示。所示。数字量的输入输出控制方式数字量的输入输出控制方式 一、一、输入输入/输出接口输出接口1、I/O接口的作用接口的作用2、I/O接口电路接口电路3、输入输出信息的组成、输入输出信息的组成4、输入输出信息的传送方式、输入输出信息的传送方式输入输入/输出接口输出接口 I/O接口的作用接口的作用 由于由于CPU和外设间所传信息的性质、传和外设间所传信息的性质、传输方式、传输速度和电平各不相同，因输方式、传输速度和电平各不相同，因此此CPU和外设间不能简单地连接，而必和外设间不能简单地连接，而必须通过须通过

3、I/O接口这个过渡电路才能协调起接口这个过渡电路才能协调起来。来。n（1）、实线信号的变换）、实线信号的变换 n（2）、实现）、实现CPU和不同外设的速度匹配和不同外设的速度匹配n（3)、实现电平的转换、实现电平的转换输入输入/输出接口输出接口 I/O接口电路接口电路 从从I/O接口电路完成的工作看，接口电路完成的工作看，CPU和和外设间交换的信息有三类：数据信息、外设间交换的信息有三类：数据信息、状态信息和控制信息。状态信息和控制信息。锁存器的作用是接收和保护来自数据总锁存器的作用是接收和保护来自数据总线的数据线的数据输入输入/输出接口输出接口n输入输出信息的组成输入输出信息的组成n 数据信

4、息数据信息n 状态信息状态信息n 控制信息控制信息输入输入/输出接口输出接口n输入输出信息的传送方式输入输出信息的传送方式nCPU的数据总线都是并行的，但由于输的数据总线都是并行的，但由于输入入/输出设备的并行和串行之分。或为了输出设备的并行和串行之分。或为了远距离传输的需要，输入远距离传输的需要，输入/输出数据的出输出数据的出送出了由并行传送方式外，还有串行传送出了由并行传送方式外，还有串行传送方式，这两种方式各有各的特点和不送方式，这两种方式各有各的特点和不同的应用场合。同的应用场合。数字量的输入输出控制方式数字量的输入输出控制方式典型的数字量输入典型的数字量输入/输出接口电路输出接口电路

5、选通不同端口选通不同端口选择某个外选择某个外设设决定信息读写决定信息读写数字量的输入输出控制方式数字量的输入输出控制方式二、二、CPUCPU对数字量输入对数字量输入/输出的控制方式输出的控制方式 同步传递方式、查询传递方式、中断控制方同步传递方式、查询传递方式、中断控制方 式和直接存储器访问方式式和直接存储器访问方式（1 1）同步传递方式（无条件程序控制方式）同步传递方式（无条件程序控制方式）n这种控制方式这种控制方式只适合于只适合于CPUCPU与比较简单而且与比较简单而且其数据状态变化速度缓慢或变化速度是固定其数据状态变化速度缓慢或变化速度是固定的外设交换信息时采用。的外设交换信息时采用。如

6、：如：7 7段码显示、段码显示、开关、隔离开关、断路器、继电器、发光二开关、隔离开关、断路器、继电器、发光二极管等。极管等。nCPUCPU与外设传送数据时必须保证同步，即执与外设传送数据时必须保证同步，即执行输入命令时，外设一定是准备好的，执行行输入命令时，外设一定是准备好的，执行输出操作时，外设一定是空的。输出操作时，外设一定是空的。数字量的输入输出控制方式数字量的输入输出控制方式（2 2）查询传递方式（条件传递方式）查询传递方式（条件传递方式）n一些数据变化不规则的外设，如果传送数一些数据变化不规则的外设，如果传送数据时，据时，CPUCPU不与外设同步，则传送数据便不与外设同步，则传送数据

7、便要出错，为此采用查询传送方式。查询传要出错，为此采用查询传送方式。查询传送方式能使送方式能使CPUCPU能与各种速度的外设配合能与各种速度的外设配合工作。工作。n查询的优点：在简化硬件接口的情况下，查询的优点：在简化硬件接口的情况下，传送数据更加准确，控制程序容易编制。传送数据更加准确，控制程序容易编制。n缺点：缺点：CPUCPU需要不断的查询外设的状态，需要不断的查询外设的状态，占用了占用了CPU CPU 的工作空间。的工作空间。n适用于适用于CPUCPU与单个或较少外设交换信息。与单个或较少外设交换信息。数字量的输入输出控制方式数字量的输入输出控制方式查询式输入接口电路查询式输入接口电路

8、数字量的输入输出控制方式数字量的输入输出控制方式n查询式输出接口电路查询式输出接口电路数字量的输入输出控制方式数字量的输入输出控制方式 查询式输出程序流图查询式输出程序流图数字量的输入输出控制方式数字量的输入输出控制方式（3 3）中断控制方式）中断控制方式n能提高能提高CPUCPU工作效率和及时处理外设工作效率和及时处理外设的请求，可与多个外设同时工作。的请求，可与多个外设同时工作。n中断：指中断：指CPUCPU暂时中止其正在执行的暂时中止其正在执行的程序，转至执行请求中断的某个外部程序，转至执行请求中断的某个外部设备或事件的服务、程序，待处理完设备或事件的服务、程序，待处理完毕后再返回原来中

9、止的程序顺序进行毕后再返回原来中止的程序顺序进行（程序在执行过程中由于外界的原因（程序在执行过程中由于外界的原因而中间打断的情况）称中断。而中间打断的情况）称中断。数字量的输入输出控制方式数字量的输入输出控制方式 当当CPUCPU需要与外设交换信息时，需要与外设交换信息时，若外设要输入若外设要输入CPUCPU的数据已准备好，的数据已准备好，存放于寄存器中，或在输出时，若存放于寄存器中，或在输出时，若外设已把数据取走，即输出寄存器外设已把数据取走，即输出寄存器已空，则由外设向已空，则由外设向CPUCPU发出中断请发出中断请求，求，CPUCPU接到外设的申请后，若没接到外设的申请后，若没有更重要的

10、处理，有更重要的处理，CPUCPU就暂停当前就暂停当前执行的程序（即实现中断），转去执行的程序（即实现中断），转去执行输入或输出操作（称中断服务）执行输入或输出操作（称中断服务），待输入或输出操作完成后即返回，待输入或输出操作完成后即返回，CPUCPU再继续执行原来的程序。再继续执行原来的程序。现行程序现行程序中断服务中断服务程序程序继续执行继续执行中断示意图中断示意图数字量的输入输出控制方式数字量的输入输出控制方式（4 4）DMADMA传送方式传送方式n在变电所综合自动化系统中，在变电所综合自动化系统中，DMADMA传送方式传送方式是常采用的一种传送方式。外设与内存之是常采用的一种传送方式。

11、外设与内存之间，外设与外设之间进行数据传送时，要间，外设与外设之间进行数据传送时，要经过经过CPUCPU中转，这对高速外设（如磁盘）在中转，这对高速外设（如磁盘）在进行大批量数据传送时，会造成中断次数进行大批量数据传送时，会造成中断次数过于频繁，这不仅影响速度而且耗费大量过于频繁，这不仅影响速度而且耗费大量CPUCPU的时间，故采用直接存储器访问方式。的时间，故采用直接存储器访问方式。n由由DMADMA来实现内存与外设，或外设与外设之来实现内存与外设，或外设与外设之间的直接快速传送，减轻了间的直接快速传送，减轻了CPUCPU的负担。的负担。nDMADMA传送含义是直接存储器存取。传送含义是直接存储器存取。数字量的输入输出控制方式数字量的输入输出控制方式 上述的四种控制方式在一个微机系上述的四种控制方式在一个微机系统中可能全被选用在不同的信息传送统中可能全被选用在不同的信息传送过程中，也可能只选用其中的二、三过程中，也可能只选用其中的二、三种。这需根据不同的硬件结构及接口种。这需根据不同的硬件结构及接口功能来选择，应具体问题具体分析。功能来选择，应具体问题具体分析。