匯編語言程序設(shè)計第十四章：端口輸入輸出與外設(shè)編程(已修改)
2025-06-07 12:12 本頁面
【正文】 朱耀庭 匯編語言程序設(shè)計 朱耀庭 南開大學(xué) 朱耀庭 第 14章 端口輸入／輸出與外設(shè)編程 ?到目前為止 ， 大部分編程工作都是針對 CPU和內(nèi)存的 。 但實際情況是除 CPU和內(nèi)存外 ， 主機周圍有很多外部設(shè)備 ，如鍵盤 、 鼠標 、 打印機 、 串口 、 USB等 。 這些設(shè)備都有其獨立的芯片 ， 有些芯片也是微處理器 ， CPU可以通過端口對其編程 ， 實現(xiàn)對它們的控制和協(xié)調(diào)各部分的工作 。 在DOS環(huán)境下 ， 這些工作是由初始化程序或 DOS內(nèi)部程序通過 BIOS程序去進行的 ， 用戶只能通過 DOS或 BIOS的功能調(diào)用間接進行干預(yù) 。 ?本章將介紹如何通過端口直接對外設(shè)進行編程 ， 使其完成要求的工作 。 內(nèi)容涉及外設(shè)和其相應(yīng)端口的概念 、 端口編址及其訪問方式 ， 同時還將介紹一些典型芯片的編程 。 南開大學(xué) 朱耀庭 第 14章 端口輸入／輸出與外設(shè)編程 ?輸入 /輸出有以下幾個層次 ， 應(yīng)用程序級 、 語言級 、 DOS級 、 BIOS級和端口級 。 ?應(yīng)用程序級的輸入 /輸出是指用各種工具開發(fā)的應(yīng)用程序的輸入 /輸出 ， 語言級是指各種語言的輸入 /輸出語句 ，DOS或 BIOS級是指通過 DOS或 BIOS功能調(diào)用實現(xiàn)的輸入/輸出 ， 而最底層則是端口的輸入 /輸出 。 ?本章就是要解決最后一級 ， 也就是計算機最底層的輸入 /輸出問題 。 南開大學(xué) 朱耀庭 第 14章 端口輸入／輸出與外設(shè)編程 綜合實例 其他芯片編程 8259A、 825 8255典型芯片編程 端口 南開大學(xué) 朱耀庭 端口 ?進行端口編程前 ， 必須了解外設(shè)和 CPU是如何連接在一起的 。 如圖 141所示 ， CPU與外部設(shè)備 （ 例如鼠標 、 鍵盤等 ）的通訊 ， 是通過 I/O接口芯片來完成的 。 一個 I/O外部設(shè)備的接口芯片 ， 根據(jù)其復(fù)雜程度可能對應(yīng)數(shù)量不等的多個端口 。 ?在這些端口中 ， 通常有命令口 、 輸入口和輸出口 。 命令口接受來自 CPU的命令 ， 輸入口 、 輸出口分別向 CPU發(fā)送和接收信息 。 通常在非直接數(shù)據(jù)存取方式下 ， 計算機內(nèi)存的信息只能夠通過 CPU內(nèi)部的累加器 AL或 AX與外部設(shè)備的端口進行信息交換 。 CPU通過 I/O設(shè)備的命令口對該 I/O設(shè)備進行編程 ， 告訴它用什么方式工作 ， CPU通過該設(shè)備的輸入 /輸出端口與其進行信息交換 。 表 141給出了不同外部設(shè)備所對應(yīng)的端口 。 南開大學(xué) 朱耀庭 端口 圖 141 CPU與外設(shè)連接示意圖 內(nèi)存A X或A L輸 入 端 口輸 出 端 口I O設(shè) 備C P U表 141 I/O端口地址分配表 演示動畫 南開大學(xué) 朱耀庭 端口 主機 CPU對外部設(shè)備工作的控制指揮方式 1 I/O端口編址和尋址 2 南開大學(xué) 朱耀庭 CPU對外部設(shè)備工作的控制指揮方式 ? 80X86具有簡單而又靈活的端口輸入 /輸出方式。 ? 在第 6章提到的 IN/OUT指令就是直接對端口進行輸入 /輸出操作指令。 (1) DMA方式 (直接存儲器訪問 ) ? 系統(tǒng)板以 8237DMA控制器芯片提供 DMA機構(gòu)，主要用于存儲器刷新等。該芯片有 4個 DMA通道，可編程實現(xiàn) 4個獨立的 DMA操作。這種方式往往用于內(nèi)存和外部設(shè)備的成批數(shù)據(jù)交換，它和系統(tǒng)硬件相關(guān)，不屬于本課程的討論范圍。由于其繁雜性，詳細情況請查閱8237DMA之 Intel產(chǎn)品說明書。 ? 在 DMA方式下，不必經(jīng)過累加器（ AX或 AL）就可以完成內(nèi)存和外設(shè)的直接數(shù)據(jù)交換。即使如此，主機 CPU對它的控制也是經(jīng)由端口對其編程來實現(xiàn)的。 南開大學(xué) 朱耀庭 CPU對外部設(shè)備工作的控制指揮方式 (2) 其他方式 (查詢和中斷方式 ) ? 查詢方式， I/O設(shè)備接口電路中有工作狀態(tài)‘忙’，‘閑’，及緩沖器‘滿’、‘空’等狀態(tài)， CPU通過 AL(或 AX)，進而通過端口對這些狀態(tài)不斷地進行查詢，以完成對設(shè)備的指揮和數(shù)據(jù)交換工作。 ? 中斷方式， CPU不必定時查詢 I/O設(shè)備的狀態(tài)，而是通過 AL(或 AX)進而通過端口直接下達命令和工作方式 (即對外設(shè)編程 )，一旦 I/O芯片接收了該信息，則由 I/O接口芯片來控制相應(yīng)設(shè)備的 I/O，只是在工作完成或是遇到緊急情況 (特殊條件產(chǎn)生 )時才通過發(fā)中斷信號的方式，請求 CPU干預(yù)。 CPU相應(yīng)中斷后，根據(jù)情況再通過 I/O端口進行數(shù)據(jù)讀寫或發(fā)布新的命令。 南開大學(xué) 朱耀庭 2. I/O端口編址和尋址 ? I/O端口編址有兩種方式：統(tǒng)一編址和獨立編址 ?統(tǒng)一編址也稱為存儲器映像編址，這種方式是從存儲器空間劃出一部分空間給 I/O設(shè)備 ,把 I/O端口當作內(nèi)存來對待，使用與訪問內(nèi)存同樣的指令來訪問。 Motorola系列、Apple系列、部分小型機就是采用這種方式。這種方式的優(yōu)點是訪問內(nèi)存的指令均可用于訪問 I/O端口，處理數(shù)據(jù)能力強、靈活，并且 I/O 可有較大編址空間，易擴展等。缺點是 I/O端口占用了一部分內(nèi)存空間，使存儲器容量減小， I/
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