【導(dǎo)讀】——CPU與外設(shè)的工作速度不一致，如何使兩者高效、可靠地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，是本章討論的問題。輸入輸出的基本方法。中斷概念、中斷響應(yīng)過程。顯示器——15針D接口，也叫VGA接口。機(jī)械、電子、機(jī)電、電磁……傳送信息類型多樣。二進(jìn)制、BCD碼、ASCII碼……為什么需要I/O接口（電路）？1）I/O設(shè)備的功能多種多樣；4）I/O設(shè)備所需的控制信號不同。工作原理、驅(qū)動方式、信息格式、成部分，計(jì)算機(jī)通過它們與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交換?？谑沁B接CPU和I/O設(shè)備之間的橋梁。I/O接口是位于系統(tǒng)與外設(shè)間、用來協(xié)助。PC機(jī)系統(tǒng)板的可編程接口芯片、I/O總線槽的。I/O接口的特點(diǎn)：通用性和可編程性。以控制I/O設(shè)備的工作，如啟動、停止等。主要體現(xiàn)在引腳上，分成兩側(cè)信號。提供的信號五花八門。功能定義、時序及有效電平等差異較大。I/O端口與存儲器統(tǒng)一編址。I/O端口的地址空間獨(dú)立。I/O指令沒有存儲器指令豐富。只限于用累加器AL或AX來傳送信息。對大于FFH的端口只能采用間接尋址方式

　　

【正文】 20/11/4 80 中斷標(biāo)志 IF的狀態(tài) ? IF＝ 0：可屏蔽中斷不會被響應(yīng) ? 關(guān)中斷 、 禁止中斷 、 中斷屏蔽 ? 系統(tǒng)復(fù)位 ， 使 IF＝ 0 ? 任何一個中斷被響應(yīng) ， 使 IF＝ 0 ? 執(zhí)行指令 CLI， 使 IF＝ 0 ? IF＝ 1：可屏蔽中斷會被響應(yīng) ? 開中斷、允許中斷、中斷開放 ? 執(zhí)行指令 STI，使 IF＝ 1 ? 執(zhí)行中斷返回指令 IRET恢復(fù)原 IF狀態(tài) 2020/11/4 81 ? 中斷服務(wù)子程序要做的工作 ? 保護(hù)現(xiàn)場 (PUSH reg’s) ? 開中斷 (STI) —— 允許中斷嵌套 ? 進(jìn)行中斷處理 ? 關(guān)中斷 (CLI) ? 恢復(fù)現(xiàn)場 (POP reg’s) 5）中斷處理（中斷服務(wù)） CPU響應(yīng)中斷以后，就會中止當(dāng)前的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行一個 中斷服務(wù)子程序 ，以完成為相應(yīng)的服務(wù)。 ? 中斷服務(wù)子程序特點(diǎn) ? 為 ”遠(yuǎn)”過程（類型為 FAR） ? 要用 IRET指令返回 2020/11/4 82 6）中斷返回 ? 執(zhí)行中斷返回指令 IRET ? IRET指令將使 CPU把堆棧內(nèi)保存的斷點(diǎn)信息彈出到 IP、CS和 FLAG中，保證被中斷的程序從斷點(diǎn)處能夠繼續(xù)往下執(zhí)行。 IPL IPH CSL CSH FLAGL FLAGH SP IPL IPH CSL CSH FLAGL FLAGH SP IP CS FLAG 進(jìn)入中斷服務(wù)程序時 中斷返回后 CPU執(zhí)行中斷服務(wù)程序結(jié)束時，應(yīng)將在中斷響應(yīng)時保護(hù)的斷點(diǎn)恢復(fù)，回到被中斷的主程序，即中斷返回的操作。 8086/8088的中斷處理過程 標(biāo)志寄存器 FR 入棧令 T E M P =T FCS 和 IP 入棧清除 TF 和 IF調(diào)中斷服務(wù)程序標(biāo)志寄存器 FR 出棧完成當(dāng)前指令內(nèi)部獲取中斷類型碼IP 和 CS 出棧執(zhí)行中斷服務(wù)程序內(nèi)部中斷 ?N M I 中斷 ?IN T R 中斷 ?執(zhí)行下一條指令YYYNNNIF =1 ?T F =1 ?從外部獲取中斷類型碼YN有 N M I 中斷 ?T E M P =1 ?內(nèi)部獲取中斷類型碼YN轉(zhuǎn)入 N M I 中斷服務(wù)轉(zhuǎn)入單步中斷服務(wù)NNYY中斷承認(rèn) 中斷源識別 斷點(diǎn)保護(hù) 中斷返回 查詢中斷的順序 ， 決定了各種中斷源的優(yōu)先權(quán)： ? 軟件中斷 ? 除法錯中斷 ? 指令中斷 ? 溢出中斷 ? 非屏蔽中斷 ? 可屏蔽中斷 ? 單步中斷 高 低 2020/11/4 84 中斷調(diào)用及中斷程序設(shè)計(jì) 理解中斷調(diào)用指令的執(zhí)行過程 ? INT n指令 ? IRET指令 斷點(diǎn) 主程序 中斷服務(wù)程序 中斷請求 對外設(shè) 進(jìn)行處理 繼續(xù)執(zhí)行 返回?cái)帱c(diǎn) 2020/11/4 85 （ 1） INT n指令的執(zhí)行過程 （ 1） SP=SP2 （ 2） PSW (FLAGS) 入棧 （ 3） SP=SP2 （ 4） 斷 點(diǎn)地址 (INT n 的下一條指令 )的 CS入棧 （ 5） SP=SP2 （ 6） 斷 點(diǎn)地址的 IP入棧 （ 7） IP=[0000:n 4] （ 8） CS=[0000:n 4+2] 2020/11/4 86 （ 2） 可屏蔽中斷的響應(yīng)過程 (1) 處理器接到中斷申請 ， 處理完當(dāng)前指令即進(jìn)入響應(yīng)周期 。 (2) 第二階段即中斷響應(yīng)周期 ， 在其間 CPU向外部中斷控制器發(fā)送兩個響應(yīng)脈沖信號 INTA。 第一個響應(yīng)脈沖通知中斷控制器 ， 已經(jīng)響應(yīng)外部中斷請求 ，讓中斷控制器提供中斷類型號 。 第二個響應(yīng)脈沖 ， CPU取走中斷類型號 。 (3) 將標(biāo)志寄存器中的內(nèi)容壓入堆棧保護(hù) ， 然后清 IF和 TF標(biāo)志 ， 以禁止 INTR引腳以及陷進(jìn)和單步中斷 。 (4) 將斷點(diǎn)地址壓入堆棧 （ CS:IP） 。 (5) CPU得到中斷類型號碼 n后 ， 通過中斷類型號與中斷服務(wù)程序入口地址的關(guān)系找出該類型對應(yīng)的段基地址和偏移地址 ， 從而轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序入口地址 。 完成中斷響應(yīng)任務(wù) 。 2020/11/4 87 (3). IRET 指令的執(zhí)行過程 （ 1） IP=[SS:SP] （ 2） SP=SP+2 （ 3） CS=[SS:SP] （ 4） SP=SP+2 （ 6） FLAGS=[SS:SP] （ 7） SP=SP+2 2020/11/4 88 中斷服務(wù)程序 ? 編寫中斷服務(wù)程序與編寫子程序類似 ? 利用過程定義偽指令 PROC/ENDP ? 第 1條指令通常為開中斷 STI（ 允許嵌套 ） ? 最后用中斷返回指令 IRET ? 通常采用寄存器傳遞參數(shù) ? 主程序需要調(diào)用中斷服務(wù)程序 ? 調(diào)用前，需要設(shè)置中斷向量 ? 利用 INT n 指令調(diào)用中斷服務(wù)程序 2020/11/4 89 ① 保護(hù)現(xiàn)場 ,將相關(guān)寄存器的內(nèi)容壓入堆棧中； ② 開中斷 —— 為實(shí)現(xiàn)中斷嵌套 ， 必須設(shè)置開中斷 。 ③ 中斷處理 —— 這是中斷服務(wù)程序的核心； ④ 關(guān)中斷 —— 為保證下一步恢復(fù)現(xiàn)場的操作不被打斷； ⑤ 恢復(fù)現(xiàn)場； ⑥ 開中斷 —— 使系統(tǒng)可以響應(yīng)中斷； ⑦ 中斷返回 (IRET指令 )。 保 護(hù) 現(xiàn) 場開 中 斷中 斷 服 務(wù)關(guān) 中 斷恢 復(fù) 現(xiàn) 場開 中 斷中 斷 返 回響 應(yīng) 中 斷 請 求中斷服務(wù)子程序 0:3FFH 0:0000 中斷向量表 1000:150H （ 斷點(diǎn) ） 3000:200H 0: N 4 0: N 4+2 0: 0000 、 、 0200H 3000H 、 、 、 MOV AX, 0 ADD AX, DX MOV [DI], AX 、 、 、 、 MOV BX,CX 、 、 IRET 、 類型 N 中斷子程 某中斷源發(fā)申請中斷， 申請執(zhí)行類型號為 N的中斷子程 響應(yīng)中斷前 SS:SP 響應(yīng)中斷后 SS:SP 堆棧 執(zhí)行 IRET后 (IP) (CS) (PSW) 0150 1000 (PSW) SS:SP (IP)=0200H (CS)=3000H 內(nèi)存 從中斷子程返回?cái)帱c(diǎn)處 ， 靠的是執(zhí)行中斷子程最后的指令 IRET， 從堆棧中取出斷點(diǎn)地址給 CS:IP， 繼續(xù)執(zhí)行被中斷的程序 。 故中斷子程最后應(yīng)安排 IRET 指令 。 響應(yīng)中斷前 SS:SP 響應(yīng)中斷后 SS:SP 堆棧 執(zhí)行 IRET后 (IP) (CS) (PSW) 0150 1000 (PSW) SS:SP (IP)=0200H (CS)=3000H 1000:150H 3000:200H 0: N 4 0: N 4+2 0: 0000 、 、 0200H 3000H 、 、 、 MOV AX, 0 ADD AX, DX MOV [DI], AX 、 、 、 MOV BX,CX 、 IRET 、 2020/11/4 92 ? 多個中斷源產(chǎn)生中斷 ， CPU首先為誰服務(wù) ？ —— 中斷優(yōu)先級排隊(duì)問題 。 ? 中斷優(yōu)先級控制要處理兩種情況： ? 對同時產(chǎn)生的中斷：應(yīng)首先處理優(yōu)先級別較高的中斷；若優(yōu)先級別相同，則按先來先服務(wù)的原則處理； ? 對非同時產(chǎn)生的中斷：低優(yōu)先級別的中斷處理程序允許被高優(yōu)先級別的中斷源所中斷 —— 即允許中斷嵌套。 2020/11/4 93 ?中斷優(yōu)先級的控制方法 （續(xù)） 可編程的中斷控制器 中斷優(yōu)先權(quán)判別方法 軟件查詢 硬件排隊(duì) 鏈?zhǔn)絻?yōu)先權(quán)排隊(duì)電路 ?通常將 中斷判優(yōu) 與 中斷源識別 合并處理。 ?x86系統(tǒng)中，該任務(wù)由 中斷控制器 和 CPU共同完成。 用軟件查詢哪個中斷源有中斷請求，先查詢到的先響應(yīng)。即： 查詢次序確定各中斷優(yōu)先權(quán)次序 ，先查詢的優(yōu)先權(quán)最高。 將所有的設(shè)備連成一條鏈，靠近 CPU的設(shè)備優(yōu)先級最高，越遠(yuǎn)的設(shè)備優(yōu)先級別越低。 用硬件電路實(shí)現(xiàn)中斷源的優(yōu)先級排隊(duì)。 與 CPU配合來管理和處理中斷優(yōu)先級，對多個中斷請求進(jìn)行優(yōu)先級判優(yōu)。