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1、第三章微机接口与中断技术输入输出与接口技术中断技术可编程中断控制器Intel8259第一节输入输出与接口技术一、微机的输入输出系统:总线驱动控制逻辑数据寄存器状态寄存器控制寄存器CPU外部设备DBABCB接口电路数据信号控制信号状态信号与CPU连接与外设相连地址译码CPU与接口之间通过三种总线交换信息:数据信息—CPU与输入输出设备之间要交换的数据本身.状态信息—由外设通过接口传递给CPU,表明设备是否准备好等外设的工作状态.控制信息—CPU通过接口传递给输入输出设备,经接口电路解释并做适当变换后去控制外设.二、接口电路的功能数据缓冲的功能达到CPU与外设之间的速度匹配,避免数据丢
2、失,接口中的数据寄存器起数据锁存、缓冲和驱动的作用.设备选择的功能CPU与外设之间联络的功能向CPU提供外设的状态信号,向外设提供CPU的控制逻辑.信号转换的功能信号的电平转换、模／数和数/模转换、串／并和并／串转换、数据宽度变换、信号的逻辑关系和时序上的配合所要求的转换中断管理功能传递中断请求与中断响应信号可编程功能只要改变接口的软件就能改变接口的工作方式和功能,以适应不同用途的需要.三、CPU与外设之间数据传送控制方式程序传送控制方式：无条件传送控制方式(同步传送控制方式)有条件传送方式(查询式传送方式)中断传送方式(CPU与外设并行工作)DMA传送控制方式(存储器直接存取方式
3、)I/O处理机方式查询式传送方式CPU先查询外设的状态,当外设准备好时才执行输入输出指令实现数据传送.否则就继续查询,直至外设准备就绪.保证CPU与外设同步.查询式传送的传输速度慢,CPU工作效率比较低.输入状态状态就绪？数据交换YN传送流程中断传送方式程序断点主程序中断请求外设的中断服务子程序继续执行返回断点外设通过接口向CPU提出中断请求,CPU在开放自身中断的条件下(IF=1),向接口发出中断响应信号,然后执行中断服务程序,完成数据传送.服务结束后,返回断点,继续执行原来的程序.外设与CPU并行工作.DMA传送控制方式CPU放弃对总线的控制权，整个传送过程由DMAC管理，直接
4、进行存储器与外设之间、外设与外设之间的数据传送。DMA传送方式对高速大批量数据传送特别有用。CPU设备DMAC内存I/O处理机方式CPU委托专门的I/O处理机来管理外设，完成数据传送和相应的数据处理。I/O处理机有自己的指令系统，也能独立地执行程序，能管理输入输出过程并控制外设，还能向CPU报告外设的状态，I/O处理机的所有这些操作都是与CPU程序并行执行的.四、输入输出端口的编址方式与译码编址方式输入输出端口与存储器统一编址输入输出端口单独编址译码方式全译码法线选法部分译码法第二节中断技术 一、中断的分类外部中断(硬件中断)—通过CPU的两条中断引脚NMI、INTR引起的中断,包
5、括:非屏蔽中断NMI—重要的故障信号连到该引脚,如电源掉电、存储器检验出错或总线奇偶错等.中断类型码规定为2,不执行中断响应周期.可屏蔽中断INTR—外部设备的中断请求信号通过中断控制器与CPU的INTR引脚相连,这些中断源都可以用软件来控制是否允许中断(IF=1允许,IF=0禁止).发生这类中断时,处理器有一个中断响应的过程(中断响应周期),其目的是处理器能读取一个由中断控制器提供的8位中断类型码n(向量号),CPU才能转向指定入口的中断服务程序.内部中断—内部事件引起的中断,包括执行INTn指令、单步中断、断点中断、溢出中断、除法出错中断、调试异常、界限检查、无效操作码、协处理
6、器不存在、无效TSS、段不存在、堆栈段溢出、一般性保护错、页面出错、协处理器错(仅80286)、对齐检查(仅80486Sx)、机器检查(Pentium∽PentiumⅢ),以及陷阱异常、终止异常等产生的中断.内部中断不需要中断响应周期,因为内部中断的类型码都是固定的,已由Intel公司确定.二、实地址方式下的中断中断服务程序的入口地址存放在中断向量表中,中断向量表位于内存地址00000H开始的1KB范围内.每个中断服务程序的入口地址按中断类型码的顺序存放,256种中断类型码共占用1KB的内存空间,使用中断向量作为指向中断服务子程序入口地址的指针.8086的中断向量表中断类型码n与该
7、中断对应的中断向量地址的关系:中断向量地址=4×n中断类型码为8的中断向量地址为：8×4＝32=00100000B＝20H例:三、保护地址方式下的中断中断描述符描述了某中断对应的中断服务程序的入口地址信息及其属性,包括偏移地址和对应段的选择符等.存放256个中断描述符的内存区域称为中断描述符表IDT,对应于256个中断或异常.保护模式下中断服务程序入口地址的计算:根据中断类型码从中断描述符表中找出中断描述符.用中断描述符中的选择符从GDT或LDT中找出段描述符.根据段
