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计算机硬件技术基础 徐彬 hardwarebasic@163.com 输入输出接口概述 输入输出接口概述 输入输出接口概述 CPU和外设之间的数据传送方式 ?实现流程： 在与外设进行传送数据前，CPU先查询外设状态，当外设准备好后，才执行I/O指令，实现数据传送 ?特点： 1. CPU通过不断查询外设状态，实现与外设的速度匹配 2. CPU的工作效率低 LOOP1: IN AL,STATUS_PORT ;读入状态值 TEST AL,80H ;READY=1？ JZ LOOP1 ;未准备好?循环 IN AL,DATA_PORT ;是,输入数据 LOOP2: IN AL,STATUS_PORT ;读状态信息 TEST AL,80H ;检查BUSY位 JNZ LOOP2 ;BUSY=0? MOV AL,STORE ;为零,取数据 OUT DATA_PORT,AL ;数据端口输出 ? 实现方法： 1. 由专用接口芯片DMA控制器(称DMAC) 控制传送过程， 2. 当外设需传送数据时，通过DMAC向CPU发出总线请求； 3. CPU发出总线响应信号，释放总线； 4. DMAC接管总线，控制外设、内存之间直接数据传送. ?DMA传送方式的特点 1. 外设和内存之间，直接进行数据传送，不通过CPU, 传送效率高。 适用于在内存与高速外设、 或两个高速外设之间进行大批量数据传送。 2. 电路结构复杂，硬件开销较大。 中断系统 什么是中断 中断源 中断分类 中断类型号 中断优先权 中断服务程序 断点和中断现场 8086/8088 CPU响应中断的过程 8086/8088 CPU如何获取中断类型号 什么是中断 在CPU正常运行程序时，由于内部或外部某个非预料事件的发生，使CPU暂停正在运行的程序，而转去执行处理引起中断事件的程序，然后再返回被中断了的程序，继续执行。这个过程就是中断。 中断源 引起中断的因素很多，将发出中断申请的外设或内部原因,称为中断源。例如：CPU指令执行产生的异常（如被零除）、停电等故障等。 中断的分类 内中断（软中断） 指CPU执行某些特殊操作或由INT指令引起的中断 ① 被零除操作或OF=1时执行INTO指令引起 ② 使用DEBUG中的单步或断点设置操作引起 ③ 执行INT n 指令引起 指外部芯片通过CPU的INTR引脚或NMI引脚发出中断申请引起的中断。 当INTR上有高电平信号 当NMI上有上升沿信号 可屏蔽中断 由INTR引脚引起的中断，称可屏蔽中断。 CPU是否响应INTR引脚上的中断请求取决于IF标志： IF=1，CPU响应INTR引脚上的中断请求 IF=0，CPU不响应INTR引脚上的中断请求（即当IF=0时，将INTR引脚上的中断申请屏蔽。 ） 中断优先权 给每个中断源指定一个优先权，称为中断优先权。当多个中断源同时发出中断请求时，CPU按照中断优先权的高低顺序,依次响应。 中断服务程序 处理中断源，完成其所要求功能的程序，称中断服务程序（中断例行程序、中断子程）。 断点和中断现场 断点:是指CPU执行的现行程序被中断时的下一条指令的地址,又称断点地址。 中断现场:是指CPU转去执行中断服务程序前的运行状态，包括CPU内部各寄存器、断点地址等。 中断系统 中断系统 当中断源产生中断申请后，不论是内中断、非屏蔽中断，还是可屏蔽中断，只要满足响应条件，在执行完当前指令后，CPU内部硬件会自动完成下列响应中断的过程： 8086/8088 CPU如何获取中断类型号 由前面介绍知，当中断源产生中断请求后，不论是内中断、非屏蔽中断，还是可屏蔽中断，只要满足响应条件，在执行完当前指令后，CPU内部硬件会自动完成响应中断的过程,共七个步骤，而第一步就是获取中断类型号。 可编程中断控制器8259A 8259A的引脚、编程结构和工作过程 8259A的编程 8259A在IBM PC/XT系统中的应用 8259A在 Pentium机中的应用 可编程中断控制器8259A 可编程中断控制器8259A 1. 向CPU的引脚INTR发中断申请信号 当有多个外设同时发出中断请求时， 能按照一定的优先级顺序，向CPU发出中断申请， 使CPU能优先响应优先级最高的外部设备的中断申请。 2. 送中断类型号 在CPU中断响应周期，针对不同外设的中断请求， 向CPU传送不同的中断类型号， 使CPU执行相应的中断子程。 可编程中断控制器8259A 可编程中断控制器82