《计算机课件第8章 输入输出与中断》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机课件第8章 输入输出与中断（85页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 前章知识回顾n 串传送指令及程序设计n 串比较指令及程序设计n 串扫描指令及程序设计n 串元素的存取指令及程序设计1、串操作指令和重复前缀指令 的使用？2、如何向串操作指令所需的段 寄存器和变址寄存器赋初值？第8章 输入输出与中断本章学习目标n 输入输出及控制方式n 中断技术n DOS与BIOS中断调用通过本章学习，应掌握以下内容:8.1 输入输出8.2 中断8.1 输入输出数据状态CPU接口外设控制图8-1 I/O接口一般来说，I/O接口的需要解 决以下问题: 速度匹配 信号电平匹配 信息格式及类型转换8.1.1 输入输出概述1. CPU与I/O设备间交换的信息类 型 数据信息 状态信息
2、控制信息 2. 端口的编址方式 I/O端口与存储器统一编址 I/O端口单独编址8.1.2 输入输出指令1.IN指令从指定的端口地址中取数据送入 累加器中IN AL，PORT ；PORT为符号端口地址IN AX，PORTIN AL，DX ；端口地址在DX中（255）IN AX，DX2.OUT指令用来把累加器的内容送往指定的 外设端口中OUT PORT，ALOUT PORT，AXOUT DX，ALOUT DX，AX例如:IN AL，40H ；AL（40H） OUT 80H，AL ；（80H） ALMOV DX，379HIN AL，DX ；AL （379H）1.无条件传送方式例8-1 假设有一个含8
3、个开关的输入 接口电路，其端口地址为80H，读取开 关数据并存入BUF中。其程序段为:LEA BX，BUFIN AL，80HMOV BX，AL8.1.3 数据传送控制方式例8-2 若一个含8个LED的输出接口电路 ，其端口地址为82H，编写程序显示TAB中 的20个数据，每个数据的显示间隔是5s。程序段为:LEASI，TAB MOVCX，20 LP： MOVAL，SI INCSI OUT82H，AL ；输出数据 CALL DELAR5s ；延时5秒子程序 LOOP LP ；计数型循环2.查询传送方式CPU与外设交换数据时，很难保 证输入设备已经准备好数据或者输 出设备已经处于空闲状态。因此，
4、一般需要获取外设就绪且I/O接口 已做好数据传送的情况下才能进行 数据传送，这就是查询传送方式。开始结束读外设状态准备好？传送数据N传送完？NYY图8-2 查询传送工作流程例8-3 假设有一个输入接口电路，其状态端口地 址为SADDR1，状态字的D0位为1表示数据准备好 ， 数据端口地址为DADDR1，以查询方式输入 COUNT1个数据，输入的数据存放在BUF中。查询输入数据的程序段:LEA BX，BUFMOV CX，COUNT1LP: IN AL，SADDR1 ；读状态端口TEST AL，01HJNZ LP ；未准备好转移IN AL，DADDR1 ；读数据端口MOV BX，ALINC BXL
5、OOP LP ；计数型循环例8-4 假设有一个输出接口电路，其状态端口地 址为SADDR2，状态字的D1位为1表示外设空闲，数 据端口地址为DADDR2， 现以查询方式将TAB中的 COUNT2个数据输出。查询输出数据的程序段:LEA BX，TABMOV CX，COUNT2 LP: IN AL，SADDR2 ；读状态端口TEST AL，02HJNZ LP ；未准备好转移MOV AL，BXOUT DADDR2，AL；写数据端口INC BXLOOP LP ；计数型循环3.中断传送方式指输入设备数据准备好或输出设备空闲时 ，通过I/O接口向CPU发出中断请求。 CPU每执行一条指令后都会检查是否有中
6、断请求， 只要有满足中断响应的请求， CPU便暂停执 行当前程序，转去执行中断处理程序，进行 数据传送，待数据传送完后， CPU返回到被 中断的程序，继续执行原来的程序。 4. DMA方式DREQHOLDHLDADACKCPUDMA控制器存储器I/O接口图8-3 DMA传送的一般过程指由DMA控制器来控制存储器和I/O 设备间的数据传送方式。 用DMA控制 器控制存储器和I/O设备间的数据传送 ， 数据传输时CPU不占用总线。 数据 传送完全由硬件完成的，大大缩短了 数据传送的时间，提高了系统的处理 效率。返回本章目录8.2 中断微型计算机系统中，广泛地 采用了中断技术， 如BIOS中 断、
7、DOS中断、 中断控制器8259A管理的外部中断等。 8.2.1 8086/8088CPU的中断源中断是由CPU的内部原因或外部请求 而引发的。中断请求的来源称中断源。8086/8088CPU有256个中断源，中断 源根据来自CPU内部和外部分为两大类: 内部中断源和外部中断源8088/8086CPU 的中断源外部中断内部中断不可屏蔽中断NMI可屏蔽中断INTR除法错中断单步中断断点中断软中断INT n图8-4 8086/8088中断源1.外部中断外部中断是由来自CPU外部的 硬件电路产生的中断，又称硬 件中断。外部中断分不可屏蔽 中断NMI和可屏蔽中断INTR。指中断请求不能通过软件的方式对
8、 其屏蔽， 一旦出现NMI中断请求，CPU 必须立即响应。故对系统运行有重大 影响的中断请求信号定义为NMI中断。 微机中把系统板上的动态RAM奇偶校验 错、 电源电压下降严重等发出的的中 断请求信号作NMI中断。 不可屏蔽中断NMI 可屏蔽中断INTR可屏蔽中断是指该中断请求信号可 以通过软件的方式对其屏蔽。对于可 屏蔽中断请求，CPU是否响应，取决于 中断标志位IF的值。 当IF=1时，CPU 响应中断； 当IF=0时，CPU不响应中 断。IF的值可通过指令设置: 指令STI 使IF=1；指令CLI使IF=0。2.内部中断内部中断是由CPU在执行程 序时产生的中断， 又称软 件中断。 内部
9、中断不受IF 状态位的影响， 即: 不论 IF=0，还是IF=1， 都不影 响CPU对内部中断的响应。 除法错中断除数为0或商超出了寄存器所能表示的 范围时，就产生一个中断类型码为0的中断。例如: MOV DX，0002HMOV AX，3578HMOV BX，2DIV BX；被除数；除数；商超出AX的存储范围 单步中断在DEBUG调试程序时，用T命令调试 程序，每执行一条指令，就显示当前 各个寄存器的值、每个状态标志位的 状态及下一条要执行的指令。 T命令 就是利用了单步中断。单步中断是在TF=1时，CPU每执行一 条指令自动产生一个类型码为1的中断 。 断点中断断点中断是类型码为3的中断 ，
10、 与单步中断一样，主要用于程 序调试。程序中设置断点，就是 插入1条断点中断指令INT 3，程 序执行到断点时便产生中断，显 示出当前各个寄存器的值、每个 状态标志位的状态及下一条要执 行的指令。 溢出中断溢出中断是类型码为4的中断。若 程序执行某条指令时， 使OF=1， 则自动插入一条INT 4指令（中断 溢出指令），会产生溢出中断。 软中断INT n指令格式:INT n其中，n称为中断类型码，n的取值 范围是0FFH或0255。CPU在 执行INT n指令时，就会产生1个软中 断，去调用中断处理程序。3.中断优先级8086/8088CPU各个中断源的优先 级按由高到低分配:除法错中断、断点
11、中断、溢出中 断、软中断的优先级最高；NMI的 优先级次之；INTR的优先级比NMI 的优先级低；单步中断的优先级最 低。 8.2.2 中断向量表中断类型码代表1个中断源，它相当 于在CPU和中断处理程序之间建立的一 座桥梁，CPU根据中断类型码在中断向 量表中获取要执行的中断处理程序的 入口地址，转去执行中断处理程序。1. 中断类型码8086/8088CPU中断类型码分配: 除法错中断、单步中断、断点中断、溢出中断的中断类型码依次为0、1、3、4 不可屏蔽中断NMI的中断类型码为2 可屏蔽中断INTR的中断类型码，通常由中断控制器8259A提供 软中断指令INT n的中断类型码就是n2.中断
12、向量表CPU响应中断，获取中断类型码 ，根据中断类型码取得中断处理程 序的入口地址，转去执行中断处理 程序。对此，CPU在00000H003FFH 共1KB的内存储区中， 建立了中断 类型码与对应的中断处理程序入口 地址之间的对应表格，称为中断向 量表。图 8-5 中断向量表类型0中断处理 程序的入口地址类型1中断处理 程序的入口地址类型2中断处理 程序的入口地址类型255中断处理 程序的入口地址00000H00004H00008H003FCH中断向量表可存放了256个中断源 的中断处理程序的入口地址，每个入 口地址占4个字节单元，其中低地址的 2个字节单元里存放入口地址的偏移地 址，高地址的
13、2个字节单元里存放入口 地址的段地址。 所以，中断向量表总 共占用4*256=1024字节，即1KB存储空 间。举例: 若某中断源的中断类型码是60H， 则该中断源对应的中断处理程序的入口 地址需要存放在60H*4=00180H开始的4个 连续字节单元中，即在00180H字单元中 存放偏移地址 ，在00182H字单元中存放 段地址。 CPU执行中断指令INT 60H时， 自动将00180H字单元中的偏移地址取出 送给IP， 将00182H字单元中的段地址取 出送给CS，转去执行中断处理程序。3.中断向量表的初始化 通过编程直接填写中断 向量表。 通过25H号系统功能调 用间接填写中断向量表。
14、编程填写中断向量表假如: 软中断处理程序INT60的中断类型码是60H，则下 列程序段对中断向量表的初始化。PUSH DS ；保存数据段的段地址MOV AX，0MOV DS，AX ；DS0000HMOV SI，0180H ；SI60H*4MOV AX，OFFSET INT60MOV SI，AX ；存INT60H的偏移地址MOV AX，SEG INT60MOV SI+2，AX ；存INT60H的段 地址POP DS ；恢复数据段的 段地址 通过25H号系统功能调用间接填写中断向量表入口参数:AH = 25HAL = 中断类型码DS: DX = 中断处理程序的入口地址出口参数: 无功能: 将DS:
15、DX中存放的中断处理程序的入口 地址，存入到中断向量表中与AL指定的中断类型码 相对应的存储区域。假如: 若软中断处理程序INT60的中断的中断类 型码是60H，用系统功能调用填写中断向量表:PUSH DS ；保存数据段基地址MOV AX,0MOV DS,AXMOV AX，SEG INT60MOV DS，AX ；DS代码段地址MOV DX，OFFSET INT60 ；DX偏移地址MOV AH，25H ；AH功能号MOV AL，60H ；AL类型码INT 21HPOP DS ；恢复数据段的段地址8.2.3 软中断程序设计1.软中断程序调用指令INT与返回指令IRET格式: INT n功能: 调用中断类型码n所对应的中断处理程序，指令INT n的执行过程: a）保护现场:（FLAGS）、（CS）、（IP）依 次入栈； b）清除IF、TF，使IF=0、TF=0，禁止外部中 断和单步中断； c）IP （n*4）， CS （n*4+2）。 中断调用指令INT（IP） （CS） （FLAGS） *栈底图8-6 入栈后信息原堆栈顶SP格式: IRET功能: 将中断调用指令INT入栈时保存的信 息出栈，以恢复中断调用之前的现场。指令IRET的执行过程: a) IP （IP）
