微机原理及应用-ch5.ppt

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1、第五章输入/输出和中断5.1输入和输出5.2中断5.38086的中断系统5.4可编程中断控制器8259A5.1输入和输出一、输入/输出概念计算机外围设备交换数据外设接口1.数据信息2.状态信息3.控制信息数字量开关量模拟量反映外设当前的工作状态控制外设接口的工作方式等存放于端口二、I/O端口的寻址方式I/O指令寻址用专用的IN和OUT指令访问I/O端口存储器单元与I/O端口分别独立编址，允许地址重叠e.g.INAL,35H存储器映像的I/O寻址所有访问存储器的指令均可用于访问I/O端口存储器和I/O端口共用一个地址空间，即存储器单元与

2、I/O端口统一编址8086采用I/O指令寻址MCS-51单片机采用存储器映像的I/O寻址三、8086的I/O指令直接寻址字节传输字传输INAL,PORT8INAX,PORT8OUTPORT8,ALOUTPORT8,AX间接寻址字节传输字传输MOVDX,PORT16MOVDX,PORT16INAL,DXINAX,DXMOVDX,PORT16MOVDX,PORT16OUTDX,ALOUTDX,AX四、I/O数据传输的控制方式1.程序控制传输方式CPU低速外设CPU内部寄存器无条件传输方式：外设准备就绪，直接执行输入/输出指令原理：CPU执

3、行输入指令时，RD*有效，M/IO*=0（CPU读I/O端口），输入锁存器被选通，数据→数据总线CPU执行输出指令时，WR*有效，M/IO*=0（CPU写I/O端口），输出锁存器被选通，数据→输出设备最简单传输方式,适用于简单外设查询传输方式：查询前检查外设状态，准备好才传输原理：查询输入：输入设备准备好→选通信号，将数据送数据锁存器→READY（1），CPU读READY，读入数据，清READY查询输出：输出设备准备好→ACK*信号→BUSY（0），CPU读BUSY，输出数据适应外设与CPU的差异；CPU不断测试外设状态，运行效率大大

4、降低中断传输方式：利用“中断”实现数据传输原理：外设准备后，向CPU发出“中断请求”，CPU响应，暂停当前任务，转去为外设服务，执行输入/输出，完成后返回当前任务，继续执行大大提高CPU效率，使CPU和外设、外设和外设之间并行工作2.直接存储器存取方式(DMA方式)内存高速外设CPU:只启动不干预数据传输DMAC:DMA控制器，对数据传输进行控制的硬件原理：DMAC→DMA信号，CPU在现行总线周期结束后，让出对总线的控制权，→DMA响应信号。DMAC控制总线，建立DMA通道，进行数据传输。DMA操作完成，CPU恢复对总线的控制权3.

5、I/O处理机方式接管CPU承担的管理和控制输入/输出的全部功能5.2中断一、中断的基本概念中断和中断源中断——计算机在执行某程序的过程中，由于某种原因，向CPU输入一特定信号，使CPU执行完现行的一条指令后，中止主程序的执行而转去执行相应的服务程序（中断处理程序）；执行完毕后，返回执行主程序。中断源——引起中断的原因。硬件故障e.g.电源掉电外围设备e.g.显示屏终端，磁盘等软件中断e.g.为调试程序设置中断（1）实现CPU和多I/O设备并行工作；（2）实现多CPU并行工作；（3）可实时处理突发性、不确定事件；（4）具有紧急场合的应急

6、事件处理能力；（5）人机交互的基本方式，完成操作者和计算机的信息传递。中断的作用二、中断的基本类型1.自愿中断和强迫中断自愿中断：程序自中断。由程序以指令形式产生。用于软件调试、程序查错。强迫中断：随机产生。CPU被强迫转入中断服务程序。源于：硬件故障、程序故障、外中断2.向量中断和非向量中断入口地址表:系统中所有中断服务程序的首地址（包括段基址和偏移量）集中存放于一个内存空间。向量中断：中断时，向CPU提供中断服务程序的入口地址在入口地址表中的首地址，CPU据此从入口地址表中获得中断服务程序的入口地址，并转去中断服务。非向量中断：中

7、断源不提供服务程序的入口地址，CPU查询后得到。3.可屏蔽中断和不可屏蔽中断4.单重中断和多重中断可屏蔽中断：微处理器内部能够“禁止”的中断非可屏蔽中断：微处理器内部不能“禁止”的中断单重中断：CPU在执行中断服务的过程中不允许再中断。多重中断：CPU在执行中断服务的过程中响应了级别更高的中断请求，又称中断嵌套三、中断请求的提出和传输中断源的建立为中断源设置一个触发器（中断请求触发器）中断源有中断请求时，相应触发器置“1”,向CPU发出中断请求信号中断字：多个触发器构成一个寄存器，寄存器的每一位对应一个中断源。寄存器中的内容成为“中断

8、字”。CPU根据中断字的内容判定中断的性质，调用相应程序。中断请求信号的传输单线中断：多个中断源共用一根公共请求线，软件或硬件查询2.多线中断：中断源单独设置中断请求线，中断请求直接送CPU不需查询，响应速度快；硬件代价