输入输出与中断（微机第七章简单总结）

I/O接口的作用

接口是介于 CPU 和外设之间的一种缓冲电路

在 CPU 和外设之间起到了速度匹配、信号转换的作用

CPU 与外设交换信息

交换的信息分为

• 数据信息：可分为数字量、模拟量、状态量
• 状态信息：反映当前外设所处的工作状态
• 控制信息：CPU 通过接口传送给外设的信息，用来设置外设（包括接口）的工作方式、控制外设的工作等
  

I/O端口的编址

接口中每个端口都有一个地址编号，称为端口地址

• 统一编址
• 独立编址

统一编址

对 I/O 端口和存储1单元统一编排地址号，由 I/O 端口地址和存储单元地址共同构成一个统一的地址空间（1MB）

优点

• 简化了指令系统的设计
• I/O 端口和存储单元用同样的编址方式，给编程者提供了很大的方便

缺点

• 减少了内存的地址可用范围

独立编址

建立两个地址空间，一个为内存地址空间（1MB），一个为 I/O 地址空间（64kb），两个地址空间相对独立。

优点

• 存储器地址空间不受 I/O 端口地址空间的影响
• 专用的输入/输出指令和访问存储器指令有明显区别，便于理解和检查

缺点

• 专用 I/O 接口指令增加了指令系统的复杂性，且 I/O 指令类型少，程序设计灵活性较差
• CPU 需提供专门的控制信号以区分对存储器和 I/O 端

8086CPU组成的微机系统都采用独立编址的方式

CPU 与外设之间数据传送的方式

程序传送的方式

通过执行程序的 I/O 指令来控制 CPU 与外设之间的数据交换

• 无条件传送：无需考虑外设的状态
  • 程序设计和接口电路简单
  • 默认外设状态是准备好的
  • 适用于与简单外设进行少量不频繁的数据传送
• 查询传送(有条件传送)：需要考虑外设的状态
  • 可以保证CPU与外设之间协调同步工作
  • 浪费 CPU 时间，实时性差
  • 适用于输入/出不太频繁且外设较少，对实时性要求不高的情况

中断传送的方式

当外设需要与 CPU发生信息交换时，外设向 CPU 发出请求信号，CPU 暂停正在执行的程序，去执行数据的输入/出，数据传送结束后，CPU继续执行被暂停的程序

• 不需要查询等待，执行效率高
• 接口电路相对复杂；浪费 CPU 的时间
• 适用于少量的数据传送

直接存储器存取（DMA）方式

DMA方式适合在外设和存储器之间进行大量的告诉数据交换，数据的传送直接由专用的接口芯片（DMAC）来控制。

传送过程中，CPU 暂停指令的执行并让出总线控制权，由 DMA 控制器接管总线的控制权。

传送速度快

中断

名词

1、中断

计算机在执行正常程序过程中，当出现某种异常事件或某种外部请求时，处理器就暂停执行当前的程序，而转去执行对异常事件或某种外部请求的处理操作。当处理完毕后，CPU再返回到被暂停执行的程序，继续执行，这个过程称为程序中断。

2、中断系统

为实现中断功能而设置的相应硬件电路和相应的软件称之为中断系统

3、中断源

引起中断的原因或发出中断请求的来源成为中断源。

• 硬件中断源
• 软件中断源

4、中断处理过程

单个中断源的中断过程：

中断请求 =》中断响应 =》保护断点 =》中断处理 =》中断返回

中断

中断优先级

中断请求是随机发生的，当系统具有多个中断源时，有时会同时出现多个中断请求，CPU只能按一定的次序予以响应和处理，这个响应的次序称为中断优先级。

• 不同按高低

• 低级让高级

• 高级封低级 ：正在处理高优先级中断时，低优先级发起请求，暂不响应

• 同级等处理

中断优先级的确定

• 软件查询法
• 硬件排队电路发
• 专用中断控制芯片法

8086/8088中断源类型

​ 8086/8088 CPU可以处理256种不同类型的中断，每一种中断都给定一个编号(0~255)，称为中断类型号，CPU根据中断类型号来识别不同的中断源。

8086/8088中断优先级（高到低）

• 软件中断(除单步中断外)
• 非屏蔽中断
• 可屏蔽中断
• 单步中断

中断向量表

所有中断都是中断服务程序来处理。

入口地址称为中断向量，每个中断向量包含一组段基址和偏移地址（逻辑地址），4个字节形式存放在中断向量表中，中断向量表位于内存00000H～003FFH，存放256个中断向量（1K字节）

中断向量在中断向量表中存放地址由中断类型码X4得到

中断向量 是中断服务子程序的入口地址

逻辑地址的范围就是 0000H：0000H ~ 0000H：03FFH

求下列中断类型号所对应的中断向量表的逻辑地址

（1）2EH;（2）60H;（3）0A0H

逻辑地址 = 段基址 + 偏移地址

（1）2EH = 0010 1110；乘四相当于左移2位 = 1011 1000  = B8H =》 0000H:00B8H
（2）60H = 0100 0000；*4 = 1 1000 0000 = 0180H =》 0000H:0180H
（3）0A0H = 0000 1010 0000；*4 = 10 1000 0000 = 280H =》 0000H:0280H

8086中断处理过程

将中断服务程序入口地址置入中断向量表的方法有两种

• DOS系统功能调用法
• 直接装入法