8086对I/O端口寻址范围

8086对I/O端口的寻址范围是0x0000~0xFFFF，其中0x0000~0x03FF是保留给系统使用的端口，0x0400~0xFFFF可供程序员使用。具体的I/O端口地址需要根据设备的硬件手册来确定。在编写程序时，可以使用IN/OUT指令来读写I/O端口。例如，IN AL, 0x60表示从0x60端口读取一个字节数据到AL寄存器中。

相关问题

CPU如何进行设备的寻址？I/O端口的编址方式有哪两种？各有何特点？

### 回答1：
CPU进行设备的寻址通常有两种方式：内存映射I/O和端口映射I/O。

内存映射I/O是指将设备寄存器映射到CPU的内存地址空间中。当CPU访问这些内存地址时，实际上是在访问设备寄存器，从而实现了对设备的控制和数据传输。内存映射I/O的特点是程序员可以像访问普通内存一样来访问设备，使用方便，但需要占用一定的内存地址空间。

端口映射I/O是指将设备寄存器映射到CPU的I/O地址空间中。当CPU访问这些I/O地址时，实际上是在访问设备寄存器，从而实现了对设备的控制和数据传输。端口映射I/O的特点是不占用内存地址空间，但需要使用专门的I/O指令来访问设备，使用稍显麻烦。

在x86架构中，端口映射I/O是主流的编址方式，而在某些嵌入式系统中，可能会采用内存映射I/O方式。

### 回答2：
CPU通过设备地址进行设备的寻址。在现代计算机系统中，每个设备都被分配了一个唯一的设备地址，CPU通过访问该设备地址来与设备进行通信。

I/O端口的编址方式有两种，分别是基于内存的编址方式和基于端口的编址方式。

基于内存的编址方式是将I/O设备与内存空间统一编址，I/O设备的寄存器被映射到内存地址空间中的一块特定区域。CPU通过向该内存地址发送读取或写入指令，实现对I/O设备的操作。这种编址方式的特点是简单、灵活，但由于I/O设备和内存共享地址空间，容易导致地址冲突。

基于端口的编址方式是将I/O设备的寄存器与特定的端口号相对应。CPU通过向特定的端口发送读取或写入指令，实现对I/O设备的操作。这种编址方式的特点是与内存地址分离，能够有效避免地址冲突，但需要额外的控制信号进行端口选择。

总体而言，基于内存的编址方式简单灵活，但容易导致地址冲突；而基于端口的编址方式与内存地址分离，避免了地址冲突。具体选择哪种编址方式，取决于具体的计算机系统设计需求。

### 回答3：
CPU进行设备的寻址，一般会通过指令和寄存器来实现。具体来说，CPU会通过指令中的地址字段来指定要访问的设备或设备的寄存器。这个地址字段可以是直接地址，也可以是间接地址，根据指令的不同形式而定。

对于直接地址寻址方式，CPU会直接使用指令中给出的设备地址来访问设备或设备寄存器。这种方式简单直接，但是设备地址与内存地址混用，可能会造成地址冲突或地址范围不足的问题。

对于间接地址寻址方式，CPU会将指令中的设备地址送入一个设备地址寄存器，然后通过对该寄存器的内容进行操作来访问设备或设备寄存器。这种方式可以解决直接地址寻址方式存在的问题，但是需要额外的设备地址寄存器来存储设备地址。

I/O端口的编址方式有两种，分别是内存映射I/O和端口映射I/O。

内存映射I/O是将I/O设备的地址空间直接映射到内存地址空间中的一部分，即将I/O设备看作是内存的一部分。CPU通过和内存访问指令相同的方式来访问I/O设备，通过访问对应的内存地址实现对I/O设备的控制。这种方式简单直接，但是会导致内存和I/O设备共享同一地址空间，可能会造成地址冲突的问题。

端口映射I/O是将I/O设备的地址空间独立编址到一组特定的I/O端口上。CPU通过专门的I/O指令来访问这些I/O端口，通过端口的地址来指定要访问的设备或设备寄存器。这种方式使得内存和I/O设备具有独立的地址空间，避免了地址冲突问题。同时，由于I/O指令和内存访问指令不同，可以更好地区分对内存和I/O设备的访问。

（1）什么是I/O接口？I/O的基本功能有哪些？按数据传送方式分有哪两种接口类型？ （2）串行接口和并行接口的特点各是什么？ （3）CPU如何进行设备的寻址？I/O端口的编址方式有哪两种？各有何特点？ （4）什么是程序查询I/O方式？说明其工作原理。

### 回答1：
（1）I/O接口是指计算机系统中，负责主机和外部设备之间数据传输的一种硬件电路。I/O的基本功能包括输入、输出和中断处理。按数据传送方式分，I/O接口有串行接口和并行接口两种类型。

（2）串行接口和并行接口的特点如下：

- 串行接口：数据是通过一根线按位依次传输的，传输速率相对较慢，但可以使用较长的传输线路。典型的串行接口包括串口和USB接口。
- 并行接口：数据是通过多根线同时传输的，传输速率相对较快，但受限于传输距离和线路数量。典型的并行接口包括并口和PCI总线。

（3）CPU进行设备的寻址时，可以通过两种方式进行：

- 内存映射方式：将I/O端口映射到内存地址空间，CPU通过访问内存地址来访问I/O端口。这种方式简单易用，但需要占用大量的地址空间。
- I/O端口编址方式：将I/O端口单独编址，CPU通过向I/O端口地址发送读写命令来访问I/O端口。这种方式节省地址空间，但需要进行额外的编址操作。

I/O端口编址方式有两种：

- 独立编址方式：将I/O端口单独编址，需要使用专门的I/O指令进行访问。
- 内存映射I/O方式：将I/O端口映射到内存地址空间中，可以使用与读写内存相同的指令进行访问。

（4）程序查询I/O方式是一种简单的I/O操作方式。其工作原理是程序周期性地轮询每个设备是否有数据需要传输，如果有则进行传输。这种方式简单易用，但需要程序占用大量的时间和CPU资源进行轮询，效率较低。

### 回答2：
(1) I/O接口是计算机与外部设备进行数据交换的接口。它是计算机系统的重要组成部分，用于连接CPU和各种输入输出设备。I/O的基本功能包括输入和输出。输入是指将外部设备的数据输入到计算机系统中，输出是指将计算机系统的数据输出到外部设备中。按数据传送方式分，有并行接口和串行接口两种类型。

(2) 串行接口的特点是一次传送一个bit的数据，传输速度较慢，但可以通过使用调制解调器来扩展传输距离。并行接口的特点是可以同时传送多个bit的数据，传输速度快，但传输距离较短，且不易扩展。

(3) CPU通过设备号进行设备的寻址。设备号是一个唯一标识符，用于指示特定外部设备。I/O端口的编址方式有两种：内存映射I/O和端口映射I/O。内存映射I/O方式将设备和内存地址空间中的某一地址关联起来，通过读写该地址来进行设备的读写操作；端口映射I/O方式则将设备和一个特定的端口地址关联起来，通过读写该端口地址来进行设备的读写操作。

(4) 程序查询I/O方式是一种简单的I/O控制方式，其工作原理是通过程序不断地查询外部设备的状态，然后根据设备的状态来进行相应的操作。当程序发起I/O操作时，会先查询设备的状态，如果设备就绪，则进行数据传送，否则继续进行查询，直到设备就绪为止。这种方式的特点是简单易实现，但效率相对较低，会占用较多的CPU时间。

### 回答3：
（1）I/O接口是计算机与外部设备之间进行数据传输的接口。I/O的基本功能包括输入（从外部设备读取数据）、输出（向外部设备发送数据）和控制（控制设备的工作状态）三个方面。按数据传送方式分为串行接口和并行接口两种类型。

（2）串行接口是一种数据传送方式，它通过单一的传输线逐位地传输数据。串行接口的特点是传输速度相对较慢，但占用的引脚少，适合用于远程传输和长距离传输。并行接口是另一种数据传送方式，它同时通过多条传输线同时传送数据的每一位。并行接口的特点是传输速度相对较快，但占用的引脚多，适合用于短距离传输和数据传输量较大的情况。

（3）CPU通过设备地址来进行设备的寻址。当CPU需要与某个设备进行通信时，它会给该设备分配一个独立的地址，通过这个地址来访问设备的寄存器或者缓冲区。I/O端口的编址方式有两种：内存映射和端口映射。内存映射是将I/O设备的地址空间与内存地址空间合并，I/O设备的寄存器和缓冲区与内存单元使用相同的地址。端口映射则是为I/O设备专门分配一段地址空间，与内存地址空间分开，CPU可以使用特殊的指令读写端口地址。

（4）程序查询I/O方式是一种简单的I/O处理方式，其工作原理是通过不断轮询I/O设备的状态来判断是否有数据需要读取或写入。CPU不断地查询I/O设备的状态，当发现设备有数据需要读取或写入时，就进行相应的数据传输操作。这种方式的优点是实现简单，适用于少量设备和数据传输量较小的场景。缺点是CPU不断查询设备的状态会占用大量的处理器时间，效率较低，且存在设备响应时间不一致的问题。