《80x86汇编语言程序设计 教学课件 ppt 作者 王成耀 第8章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《80x86汇编语言程序设计 教学课件 ppt 作者 王成耀 第8章（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2019/5/23,80x86汇编语言程序设计,第8章 输入/输出与中断,讲授要点,I/O指令与I/O程序设计的基本方法。 80x86中断系统。 中断服务程序设计的基本方法。 DOS与BIOS服务的用途。 DOS环境下的可执行程序。 驻留程序设计（简介）。,2019/5/23,80x86汇编语言程序设计,8.1 输入/输出,1I/O原理 因I/O设备种类繁多、工作原理各异，每个I/O设备都通过专门的I/O接口与系统相连。 I/O接口包含多个存放数据、状态和控制信息的寄存器，分别以端口地址标识。 数据的输入/输出是通过I/O端口实现的。 80x86系统通过I/O指令实现对I/O端口的读写。 I/
2、O接口的功能越强、内部寄存器的种类和数量越多，程序设计就越复杂。 2I/O指令 IN：端口输入 OUT：端口输出 3实例,2019/5/23,80x86汇编语言程序设计,8.2 80x86的中断系统,8.2.1 中断的基本概念,1. 什么是中断？ 在CPU执行程序的过程中，由于出现了某个事件，CPU暂停当前程序，而转去执行处理该事件的程序，处理完后，返回被暂停的程序处继续执行，这个过程称为中断。 引起中断的事件称作中断源， 处理该事件的程序称作中断服务程序（Interrupt Service Routine，简称ISR）。 实现中断的硬件及软件称为中断系统。 2. 中断号 80x86系统允许2
3、56种中断，每种中断对应0 255之间唯一的编号，称为中断号或中断类型号。,2019/5/23,80x86汇编语言程序设计,3. 中断向量与中断向量表 每种中断都有一个与之对应的中断服务程序。 在实模式下，将中断服务程序的入口地址称作中断向量， 存放256个中断向量的内存区域称为中断向量表。 每个中断向量占4个字节，用32位分段地址来描述。 中断向量表位于内存地址00000H 003FFH，共1KB（256*4B）。 对于中断号n，中断向量所在地址为n 4n+3。例如，0号中断的向量位于地址00000H，1号中断的向量位于地址00004H，等等。 中断向量表在系统复位时初始化。,2019/5/
4、23,80x86汇编语言程序设计,4. 中断响应 当中断发生时，由硬件自动完成下列工作： （1）标志寄存器FLAGS进栈。. （2）置IF = 0，TF = 0。 （3）返回地址（CS:IP）进栈。 （4）根据中断号n，从地址0:n4取出4字节的中断向量，低字送IP，高字送CS。 （5）转去执行中断向量所指的中断服务程序。,2019/5/23,80x86汇编语言程序设计,8.2.2 中断指令,1. 中断调用指令：INT n 功能描述： （1）标志寄存器FLAGS进栈。 （2）置IF = 0，TF = 0。 （3）CS:IP（即下一条指令地址，BOUND除外）进栈。 （4）根据中断号n（INTO
5、与BOUND分别为4和5），以n4为索引，查中断向量表，将相应地址处的双字送CS:IP。 对标志位的影响：IF = TF = 0，不影响其它标志。 2. 中断返回指令：IRET 功能描述：从堆栈弹出一个双字到CS:IP，再弹出一个字到FLAGS。 对标志位的影响：由栈中弹出值确定。,2019/5/23,80x86汇编语言程序设计,3. INT与CALL的主要区别 CALL主要用来调用应用程序中的过程，而INT则用来调用系统服务程序。 过程可以有任意多个，而80x86系统最多只支持256个中断服务程序。 对过程的调用是指出过程地址，而对中断服务程序的调用则是给出中断号。 INT总是段间调用。 I
6、NT将标志寄存器和返回地址进栈，而CALL指令只将返回地址进栈。,2019/5/23,80x86汇编语言程序设计,8.2.3 中断分类,1. 中断分类 中断可分为下列3类。 （1）硬件中断（或称外部中断）：由外部硬件触发的，如键盘按键等。 80x86系统的硬件中断包括两类：可屏蔽中断与非屏蔽中断（中断号为2）。 不能被禁止的中断称为非屏蔽中断。可以被禁止的中断称为可屏蔽中断。 CPU对硬件中断的响应时机是在一条指令执行完之后，中断处理后返回到下一条指令继续执行。 （2）陷入（又称为软件中断）：在程序中执行中断调用指令引发的。 当陷入处理程序用IRET指令返回后，程序从引起陷入的下一条指令继续执
7、行。 陷入的主要目的是为应用程序提供系统服务，如最常用的INT 21H。 （3）异常：程序执行过程中因出现错误等内部意外事件而引起的中断。,2019/5/23,80x86汇编语言程序设计,2硬件中断、异常和陷入的区别 硬件中断与当前指令的执行无关，通常是由外部事件（如I/O设备的数据传送请求、时钟中断等）所引起的，它的发生与指令的执行是异步的。 异常与陷入是由指令的执行而引起的同步事件，与当前指令密切相关。其中，陷入是程序员预期要执行的处理程序，即INT指令。 硬件中断或异常的服务程序是由硬件或异常条件自动触发的，不应在程序中以INT指令直接调用，如INT 9。 3可屏蔽中断INTR （1）定
8、时器中断：INT 8 系统主板包含一个定时器芯片（如8254），约每55毫秒（1/18.2秒）产生一次中断。 （2）键盘中断：INT 9 对于键盘的每个按键动作（按下与释放），都会触发键盘中断。,2019/5/23,80x86汇编语言程序设计,4. 中断控制器与CPU的通信端口 中断控制器通过端口20H和21H（用于IRQ 0 7）以及0A0H和0A1H（用于IRQ 8 15）与CPU通信。 其中，端口20H与0A0H对应于中断命令寄存器，端口21H与0A1H 对应于中断屏蔽寄存器。 5. 发送中断结束命令的方法 向中断命令寄存器输出字节20H。如下所示。 mov al, 20h out 20
9、h, al ; 对于IRQ 8 15，使用端口0A0H,2019/5/23,80x86汇编语言程序设计,6. 禁止/允许相应的硬件中断的方法 中断屏蔽寄存器的8位对应8个硬件中断源， 其中，端口21H的第0 7位对应IRQ0 IRQ7，端口0A1H的第0 7位对应IRQ8 IRQ15。 通过设置某位为1/0，以禁止/允许相应的硬件中断。 7. CPU对可屏蔽中断的响应条件 该设备的中断请求未被屏蔽，即相应的中断屏蔽位为0。 CPU允许中断，即IF=1。,2019/5/23,80x86汇编语言程序设计,8.3 DOS与BIOS服务,1DOS系统调用：INT 21H AH = 25H：设置中断向量
10、 AH = 35H：获取中断向量 AH = 31H：程序终止并驻留内存 2BIOS服务 （1）INT 10H：显示器输出 AH = 0AH：显示字符 AH = 0EH：显示字符 （2）INT 16H：键盘输入 AH = 0：从键盘读一键 AH = 1：判断是否有键可读 AH = 2：返回变换键的当前状态,2019/5/23,80x86汇编语言程序设计,8.4 DOS环境下的可执行程序,8.4.1 程序段前缀PSP,当程序在执行前装入内存时，DOS确定当前可用内存的最低地址作为程序装入的起点，在该起点处首先建立一个256（100H）字节的程序段前缀PSP（Program Segment Pref
11、ix），随后装入程序本身。 PSP中包含许多信息，但其中的大多数信息用处不大，有些因过时而已经被弃用。,2019/5/23,80x86汇编语言程序设计,8.4.2 .EXE文件与.COM文件,1.EXE文件 可以包含多个代码段、数据段和堆栈段，执行的起始地址可任意指定。 磁盘上的.EXE文件由两部分构成：文件头与程序本身。其中，文件头是由连接器LINK生成的，包含文件的重定位等信息，供DOS装入文件时使用。 通常，段地址在程序装入内存前是无法确定的，因此，在.EXE文件中只能使用相对地址，在装入内存时，根据程序装入的起始地址转换为绝对地址。 2.COM文件 只包含一个段，同时作为代码段、数据段
12、和堆栈段。 在段首必须预留100H个字节的空间，装入内存后由PSP占用。 程序执行的起始偏移地址必须为100H。 磁盘上的.COM文件与装入内存后的内容完全一样，不包含文件头等附加信息。因此，在.COM文件中不能（也没有必要）使用需要重定位的指令。,2019/5/23,80x86汇编语言程序设计,8.5 中断服务程序设计,8.5.1 中断服务程序（ISR）设计的基本方法,中断服务程序的基本结构。 设计中断服务程序应注意的问题： 中断服务程序是FAR过程，必须执行IRET指令实现返回。 在ISR的执行过程中，若允许硬件中断，应使用STI指令。 必须保护所有要修改的寄存器，尤其是硬件中断或异常的I
13、SR。 对于硬件中断服务程序，应在返回之前，向中断控制器发送中断结束命令。 主程序的基本结构。 实例。,2019/5/23,80x86汇编语言程序设计,8.5.2 驻留程序设计,（1）什么是驻留程序（TSR程序）？ 驻留程序在执行结束后，使程序的一部分仍留在内存，受到操作系统的保护，可以由其它程序再次激活。 （2）驻留程序的基本框架 通常分为两部分：常驻部分和暂驻部分。当TSR程序执行时，由暂驻部分完成初始化，将某个中断向量指向常驻部分对应的ISR，然后驻留退出。将来真正起作用的是常驻部分。 在设计TSR程序时，为了不浪费内存空间，最好将常驻部分放到低内存地址，使暂驻部分位于高地址。较简单的方
14、法是把要常驻的代码和数据组织在一个段中，并使之作为装入内存的第1个段。 （3）设计驻留程序应注意的问题 由于已驻留的TSR程序随时可能会中断其它程序的执行，因此，必须保护要修改的所有寄存器的值。此外，由于INT 21H是不可重入的，因此，在驻留的中断服务程序中，要避免调用INT 21H。,2019/5/23,80x86汇编语言程序设计,8.5.3 键盘程序设计,1. 扫描码 键盘上每个键的位置编码。 每次按键产生两个扫描码，分别为接通扫描码（按下）和断开扫描码（释放）。 2. 键盘输入处理机制 每当按键动作产生时，系统做如下处理： 将扫描码放入I/O端口60H，并触发键盘中断INT 9。 如果
15、允许键盘中断则进入INT 9的中断服务程序。 INT 9 ISR从端口60H读扫描码，并根据扫描码所对应的按键作相应处理。 对于某些扫描码为多个字节的键，每次按下会触发多次键盘中断。,2019/5/23,80x86汇编语言程序设计,3. 与键盘有关的BIOS数据：段地址为40H 键盘缓冲区：地址为40:1EH 变换键状态字节：地址为40:17H 4. 键盘硬件接口 端口64H：读端口64H，可获取主板上键盘微控制器的状态字节。 端口60H：保存键盘发送给CPU的扫描码或应答数据。 5. 实例,2019/5/23,80x86汇编语言程序设计,本章小结,中断是CPU与I/O设备之间进行信息交换的一种方式，也是系统为应用程序提供服务的重要手段。 80x86系统的中断可分为3种类型：硬件中断、异常和陷入。 硬件中断与当前指令的执行无关，是由外部硬件随机触发的。 异常是由指令执行中的错误等意外事件引起的。 陷入是程序员预期要执行的INT指令。 对于硬件中断或异常的处理程序，是由硬件或异常条件自动触发的，通常不应在程序中以INT指令直接调用，如INT 9。 基于DOS的应用程序可通过下列三种途径来控制和访问硬件： 通过I/O指令对硬件直接编程。 调用BIOS服务程序来访问硬件。 调用DOS提供的INT 21H功能来访问硬件。DOS扩充了BIOS的某些功能，提供了更高级的I/O接口。,
