输入输出和中断.ppt

第5章 输入输出和中断5.1 I/O设备数据传送方式5.2 中断传送方式5.3 DOS 和BIOS中断调用方式5.4 综合举例开 始5.1 I/O设备数据传送方式 5.1.1 端口寻址方式5.1.2 CPU与外设的传送方式5.1.1 端口寻址方式 接口芯片实际占用的 端口数目端口号（16 进制）8237DMA控制器1600~0F8259A中断控制器220~218255并行接口460~63DMA页面寄存器（ 74LS670）480~83NMI寄存器1A08253计数器/定时器440~43表5.1 IBM-PC接口芯片的端口地址 分配表返回本节5.1.2 CPU与外设的传送方式控制信息：是由CPU发送给外部设备的，命令其 处于某种方式或执行某种操作状态信息：从接口输入的状态信息表示I/O设备当 前的状态数据信息: 是I/O设备和CPU真正要交换的信息数据信息 可分为三种类型：数字量、模拟量 和开关量各种外设的工作速度相差很大，根据其工 作状态，大致可分为三类：l 外设的工作状态是可以确定的l 外设的工作状态是不能确定的l 高速的外设与计算机进行数据交换。

CPU与外设之间传输数据的控制方式有 三种：即程序方式、中断方式和DMA方式 I/O传输指令输入指令IN AL,PORT IN AX,PORT IN AL,DX IN AX,DXI/O传输指令输出指令 OUT PORT,AL OUT PORT,AX OUT DX,AL OUT DX,AX1．程序方式 （1）无条件传输方式，如图5.1所示 【例5.1】用一个8位输出锁存器控制8个 发光二极管，使发光管从上向下依次一个 一个地闪亮，每个发光管亮一段规定的时 间设输出锁存器的地址为84H图5.1 用无条件传送方式的例子控制程序如下：START：MOV AL，01H ；控制代码01H→ALNEXT：OUT 84H，AL；（AL）→84H CALL DELAY ；延时一定时间ROL AL，1；控制代码循环左移1位JMP NEXT ；无条件转NEXT继续程序循环DELAY PROC ；定义延时子程序DELAYPUSHAX MOVAX，COUNT TIME： DECAX （2）条件传送方式JNZTIME POPAX RET ；返回调用程序DELAY ENDP ；子程序调用结束【例5.2】假设从某输入设备上输入一组数据送缓 冲区，接口电路如图5.2所示：程序如下：DATA SEGMENTMESSIDB “BUFFER OVERFLOW”, “$”BUFFDB 60 DUP（?）DATA ENDSCODE SEGMENTASSUME CS：CODE，DS：DATASTART：MOV AX,DATAMOV DS,AXMOV BX,OFFSET BUFF ；送缓冲区指针MOV CX,60 ；送计数初值OUT0FCH,AL；启动设备WAIT：INAL,0FAH；查询状态，READY=0，则等待TEST AL,01HJZWAITWAIT：INAL,0FAH；查询状态READY=0，则等待 TEST AL,01HJZWAITINAL,0F8H；输入数据MOV [BX],ALINC BXLOOP WAIT ；检测缓冲区是否满，不满再输 入MOVDX,OFFSET MESSI；缓冲区满，输 出标志字符串。

MOVAH,09H INT21HMOVAH,4CH INT21HCODEENDS ENDSTART图5.2 查询式输入接口电路C P U打 印 机 控 制 器打 印 机DBSTBBUSY CBDBAB图5.3 打印机连接示意图 【例5.3】向打印机输出字符图5.4 [例5.3]程序流程图源程序：┆MOV BX ,OFFSET BUFFER；置缓冲区 偏移量MOV CX,CHRTL ；置输出字符计数器BG： MOV AL,[BX]；取字符MOV DX,378H；输出字符到控制器OUTDX,ALMOV DX,379H；读打印机状态WT： INAL,DXTEST AL,80H ；判‘忙’否？JZWT ；忙，重查询MOV DX,37AH ；形成选通信号MOV AL,0DH ；令打印机打印字符OUTDX,AL MOV AL,0CHOUTDX,ALINCBX；指向下一输出字符LOOP BG ┆2．中断方式当外设需要与CPU进行数据交换时，由外 设向CPU发出中断请求，当外部设备完成 一次输入或输出操作后，主动向CPU报告 （即中断请求），请求CPU为它服务。

允 许CPU启动多个外设工作，即允许CPU与多个外设同时工作3．直接存储器存取方式（DMA）方式DMA方式，主要是利用DMA控制器来管理数 据的输入输出操作如图5.5、5.6所示由 DMA控制器向地址总线发出存储器地址信号， 并给出存储器读或写命令，就可以把存储器中 读出的数据送到外部设备或者把外部设备输出 的数据写入存储器中DMA主要是利用程序实现对DMA控制器的初 始化（置控制字），然后由DMA控制器管理数 据传送存 储 器外 部 设 备C P UDMA 请求DMA 响应HOLDHLDADMA 控 制 器图5.5 DMA控制器与CPU关系图 图 5.6 DMA方式工作过程图返回本节5.2 中断传送方式5.2.1 概述5.2.2 8086／8088的中断系统返回本章目录5.2.1 概述1．中断、中断源及中断系统 2．中断的作用（1）并行操作（2）实时处理（3）故障处理3．中断源种类及中断类型（1）中断源的种类l 硬件故障l输入/输出设备l 外部事件（2）中断类型根据是否可屏蔽，分为不可屏蔽中断和可屏蔽中断根据位置不同, 分为内中断和外中断根据处理程序入口的方法，分为向量中断和非向量中断。

根据产生中断的原因，分为软件中断和硬件中断4. 中断优先级和中断嵌套IBM-PC规定中断的优先级次序为：优先级高 内中断（语法错，INT0，INT ）非屏蔽中断（NMI）可屏蔽中断（INTR）低 单步中断图5.7中断嵌套程序执行过程↓↓主程序高级中断程序更高级中断程序高级中断程序低级中断程序５.中断处理过程微型机在运行程序的过程中，若出现中断 申请时，CPU及时地择优响应，立即停止 现行程序的执行，并保护现场，接着进行 相应的中断服务服务完毕之后，立即恢 复被中断的现场，返回被中断程序的断点 ，继续往下执行中断处理大致包括如下 过程：中断请求、中断响应、中断处理及 中断返回返回本节5.2.2 8086／8088的中断系统 1．中断源8086／8088系统设有如下的中断源：l 外部中断：包括可屏蔽中断INTR和不可屏 蔽中断NMIl 内部中断：包括除法错中断、溢出中断、 软中断、和单步中断其中断源间的关系如图5.8所示 图5.8 8086/8088的中断源 （1）内部中断内部中断简称内中断，又称软件中断它不需 要外部硬件支持并且不受中断标志位状态的影 响。

8086/8088内部中断有以下5种：l 除数为０中断——类型0中断l 单步中断——类型1中断l 断点中断——类型3中断l 溢出中断——类型4中断l 中断指令——指令INTn中断（2）外部中断l 不可屏蔽中断：常用于紧急故障处理或 紧迫事件处理中l 可屏蔽中断：可屏蔽中断的设置主要是 为了实现多中断的处理和中断嵌套的应用 2．中断向量和中断向量表图5.9 8086/8088系统的中断向量表表5.2 常用中断类型用其名称3．设置中断向量用指令来为中断类型N设置中断向量：MOV AX,0MOV ES,AX MOV BX,N*4；中断入口地址MOV AX,OFFSET INTHANDMOV ES：WORD PRT[BX],AX ；设置中断处理程 序INTHANDMOV AX,SEG INTHAND ；的入口地址MOV ES：WORD PRT[BX+2],AX┆INTHAND： ；中断处理程序┆IRET【例5.4】使用DOS功能调用存取中断向量┆MOV AL,N MOV AH,35H；调用DOS功能35HINT21HPUSH ES ；保存原中断向量PUSH BX PUSH DSMOV AX,SEG INTHANDMOV DS,AX；置用户定义的中断处理MOV DX,OFFSET INTHAND；程序INTHAND的入口MOV AL,N ；地址（段地址和偏移地址）MOV AH,25H ；设置新的中断向量INT21H POPDS POPDX；恢复原中断向量POPDS MOVAL,N MOVAH,25H INT21HRET INTHAND： ；中断处理程序┆IRET4．中断过程当中断发生时，由硬件自动完成下列动作：（1）取中断类型号N。

2）标志寄存器（PSW）内容入栈3）当前代码段寄存器（CS）内容入栈4）当前指令计数器（IP）内容入栈5）禁止外部中断和单步中断（IF=0，TF=0） 6）从中断向量表中取4*N的字节内容送IP，取 4*N+2的字节内容送CS7）转中断处理程序 图5.10 中断响应过程5．8259A可编程中断控制器例如，只允许打印机中断，可设置如下中断字：MOV AL，01111111B OUT 21H，AL如果系统要新增设打印机中断，则可用下列指令实现 ：IN AL，21H ANDAL，01111111BOUT21H，AL结束外中断用下面的指令： MOV AL，20H OUT20H，AL 6．中断处理程序图5.11 中断屏蔽寄存器和中断 命令寄存器下面是主程序为中断所做的准备工作和硬件 ，（包括CPU和外设接口）自动完成的动作 1）设置中断和向量2）设置设备的中断屏蔽位3）设置CPU的中断允许位IF（开中断） 4）外设接口送中断请求给CPU5）当前指令执行完成后，CPU送响应 信号给外设接口。

6）CPU接收中断类型号7）当前的PSW，CS和IP保存入栈8）清除IF，TF9）中断向量送IP和CS编写中断处理子程序的步骤，请注意与子程序编写 的一些不同之处1）保存寄存器内容2）如允许中断嵌套，则开中断（STI）3）处理中断4）关中断5）送中断结束命令（EOI）给中断命令寄存器6）恢复寄存器内容7）返回被中断的程序（IRET）例5.5】编一段中断处理程序，在主程序运行的 过程中，每隔10秒钟响铃一次，同时在屏幕上显示 “The bell is ring!”编程如下：DATASEGMENTCOUNTDW 1MESS DB ‘The bell is ring!’,0DH,0AH,’$’DATAENDSCODESEGMENTAS。