应用篇-输入输出程序设计

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1、第七章应用篇-输入输出程序设计在微机系统中，外设是以实现人机交互间通讯为目的的一些机电设备；计算机系统通过硬件接口以及I/O控制程序对外设进行控制，使其能协调、有效地完成输入/输出工作。故在对外设的控制过程中，主机不可避免地，要对设备接口进行联络和控制。因此能直接控制硬件的汇编语言就成了编写高性能I/O程序最有效的程序设计语言。本章将以一些常用的I/O设备为例，着重讨论I/O程序设计的几种方法。每种输入/输出设备都要通过一个硬件接口或控制器和CPU相连：软盘←→软盘控制器←→CPU，终端显示器数据接口

2、CPU。这些接口和控制器都能支持输入/输出指令IN，OUT与外设交换信息-----包括控制、状态和数据三种不同性质的信息，它们必须按不同的端口地址分别传送。不同的I/O设备要求传送的数据类型也是不同的。如：终端显示器交换的数据必须是ASCII码。控制信息：输出到I/O接口，告诉接口和设备要做什么工作。状态信息：从接口输入，表示I/O设备当前的状态数据信息：I/O设备和CPU真正要交换的信息。IBMPC具有一系列简单而又灵活的输入/输出方式：①用IN，OUT指令直接在端口级上处理输入/输出的程序直接控制I/

3、O的方式；②中断的传送方式：③DMA方式(直接存储器存取方式)：主要由硬件DMA控制器实现其传送功能。DMA控制器存储器I/O设备DMA控制器接口一般包括四种寄存器：状态控制、数据寄存器、地址寄存器和字节计数器。这些寄存器能在信息传送之前进行初始化，每个字节传送后，地址寄存器增1，字节计数器减1。DMA方式的步骤如下：①DMA控制器向CPU发出HOLD信号请求使用总线；②CPU发出响应信号HLDA给DMA控制器，并让出总线，DMA获得总线控制权；③传输数据的存储器地址（在地址寄存器中）—通过地址总线发出；

4、④传输的数据字节，通过数据总线传送；⑤地址寄存器增1，字节计数器减1；⑥如字节计数器非0=>转向③；⑦DMA控制器撤消总线请求信号HOLD，传送结束。I/O接口都有①状态寄存器—保存设备和接口的状态信息供CPU对外设进行测试；②数据寄存器—用作数据缓冲；③命令寄存器—保存CPU发出的命令以控制接口和设备。每一个寄存器都分配有一个称为I/O端口的地址编码。IBMPC机的I/O空间允许设置64K个8位端口（65535）或32K（37768）个16位端口。对不同型号的计算机及其接口，I/O端口的编码有时不完全相

5、同。I/O指令：程序直接控制I/O方式，所用的指令是IN和OUT利用寄存器AL或AX来完成任务。INAL，PORT；（AL）（PORT）INAX，PORT；（AX）（PORT+1，PORT）INAL，DX；（AL）（（DX））INAX，DX；（AX）（（DX）+1，（DX））OUTPORT，AL；（PORT）（AL）OUTPORT，AX；（PORT+1，PORT）（AL）OUTDX，AL；（（DX））（AL）OUTDX，AX；（（DX）+1，（DX））（AL）如果端口地址是八位的，可采用直接寻址方式。例：

6、out21h,al如果端口地址是十六位的，则需采用间接寻址方式。例：movdx,378houtdx,al使用I/O指令对端口地址进行直接的输入，比调用DOS功能或BIOS例行程序更能提高数据的传送速度和吞吐量，但同时也要求程序员对计算机的硬件结构有一定的了解，其程序对硬件的依赖性也大，因此，对于一般的程序设计，我们还是尽可能使用DOS或BIOS功能调用（它们也是用IN，OUT指令与外设交换信息的）关于INS8250串行通讯口I/O的例子。数据寄存器的端口地址是03F8H状态寄存器的端口地址是03FDH，其

7、中0位是输入数据准备位，5位是输出数据准备位。COM_INPROCFARPUSHDXMOVDX,03FDHCOM_IN1:INAL,DXTESTAL,01JECOM_IN1MOVDX,03F8HINAL,DXRETCOM_INENDPCOM_OUTPROCFARPUSHDXPUSHAXMOVDX,03FDHCOM_OUT:INAL,DXTESTAL,20HJECOM_OUTPOPAXMOVDX,03F8HOUTDX,ALPOPDXRETCOM_OUTENDP注意：用TEST指令对状态寄存器进行反复的测试查

8、询等待，在依据状态是否满足要求来确定是否进行数据的传送查询方式（或等待方式）：CPU对外设的状态不断检查直到达到要求，再作数据的传送，当外设还未准备好以前，CUP就要等待，不能做别的操作有时系统中同时有几个设备要求输入/出数据，那么对每个设备都要编写一段执行输入/出数据的程序，然后轮流查询这些设备的准备位，当某一设备准备好允许输入/出数据时，就调用这个设备的I/O程序完成数据传输，否则依次查询下一个设备是否准备好例如：CUP要