大工13春汇编语言序设计辅导资料十五
大工13春汇编语言序设计辅导资料十五主 题：第八章输入输出程序设计（第1-2节）
学习时间：2013年7月8日－7月14日
内 容：
第八章 输入输出程序设计 概述
本周学习输入输出程序设计，我们需要学习I/O程序设计，中断传送方式，包括中断向量，中断过程等问题。第八章内容实际上可以看作是汇编语言程序设计的应用，是结合硬件基础和语言编程的应用，另外在实用方面也是很值得学习的，硬件开发最终都要通过接口来实现功能。
第1节 I/O设备的数据传送方式
1）CPU与外设：CPU和外设之间要交换控制，状态和数据三种信息，但真正要交换的是数据信息，这些信息可以是串行的也可以是并行的，相应的外设接口要用串行接口和并行接口。
2）直接存储器存取DMA方式：也称为成组数据传送方式，主要用于一些高速I/O设备，这种方式能使I/O设备直接和存储器进行成批数据的快速传送。这项功能主要靠DMA控制器完成的。
3）DMA控制器：DMA控制器主要包括四个寄存器：控制寄存器，状态寄存器，地址寄存器，字节计数器，这些寄存器在信息传送之前应进行初始化。
4）DMA方式的步骤如下：
DMA控制器向CPU发出HOLD信号，请求使用总线
CPU发出响应信号HOLD给DMA控制器，并将总线让出，这时CPU放弃总线控制权，DMA控制器获得总线控制权
传送数据的存储器地址(地址寄存器中)通过地址总线发出
传输的数据字节通过数据总线进行传输
地址寄存器增1，指向下一要传送的字节
字节计数器减1
如字节计数器非0，转向第3步
否则，DMA控制器撤销总线请求信号HOLD，传送结束
5）I/O端口：计算机的外设和存储设备都是通过接口连接到系统总线上的，每个接口都有一组寄存器组成，包括数据寄存器，状态寄存器，命令寄存器这些寄存器都分配一个称为I/O端口的地址编码，计算机的CPU和内存就是通过这些端口和外部设备进行通信的。
6）I/O地址空间：80x86中，I/O端口编址在一个独立的地址空间中，这个空间允许设置64K个8位端口或32K个16位端口，但实际上微机只用到了空间中很小的一部分。
7）I/O指令：I/O指令是CPU与外设进行通信的最基本途径。第三章中已经介绍了IN和OUT指令用于I/O通信，它们都可以传送字节或字，都有直接端口寻址和间接端口寻址两种方式，举例如下：
IN AL,PORT 直接端口寻址，字节
IN AX,PORT 直接端口寻址，字
IN AL,DX 间接端口寻址，字节
IN AX,DX 间接端口寻址，字
注意：间接端口寻址的时候，实际上需要先对寄存器赋值，然后才使用间接端口寻址方式下的I/O指令，另外，I/O指令中使用的寄存器必须是AL或AX,举例如下：
MOV DX,126H DX赋值
IN AL,DX 间接端口寻址，字节输入
OR AL,80H 逻辑或
OUT DX,AL 间接端口寻址，字节输出
第2节 中断传送方式
1）中断概念：中断是一种使CPU中止正在执行的程序而转去处理特殊事件的操作，它一直被大多数计算机所采用，是CPU和外部设备进行I/O通信的有效方法。
2）中断源：引起中断的事件称为中断源，它们可以来自外部，或来自计算机内部的某些原因。由外设控制器或协处理器引起的中断一般称为硬件中断或外中断，由中断指令INT引起的中断，或由CPU某些错误引起的中断称为内中断，中断源示意图如下：
说明：非屏蔽中断NMI,为电源错，内存或I/O总线的奇偶等异常事件准备，它不受中断允许标志IF的屏蔽，而且整个系统中只能有一个非屏蔽中断，其中断类型号是2；INTO指令是溢出中断指令；8259A是可编程中断控制器，它的8个IR接口从IR0到IR7的中断优先级是从高到低排列的，中断优先级下面介绍。
3）8086中断分类：
内中断：包括
中断指令INT引起
CPU某些错误引起
调试程序DEBUG设置的中断
说明：CPU执行完INT N中断，可以立即产生中断，并调用相应的中断处理程序来完成中断功能，中断指令的操作数N指出中断类型号。中断类型号可以指出中断程序在中断向量表中的入口地址，后续会介绍；
CPU某些错误引起的中断包括除法错误，溢出中断INTO；
调试程序DUBUG设置的中断，它又包括单步中断和断点中断两种。
外中断：包括
非屏蔽中断NMI
外部设备的中断请求，也即可屏蔽中断
说明：微机配置的外部设备一般有磁盘，显示器和各种打印机等，它们通过8259A可编程中断控制器和CPU相连，8259A可接收来自外设的中断请求信号，并把中断源的中断类型号送到CPU。中断允许位IF和中断屏蔽寄存器IMR决定CPU是否响应外设的中断请求，中断屏蔽寄存器的I/O端口地址是21H，其示意图如下：
说明：非屏蔽中断和IF位无关，非屏蔽中断类型号为2，CPU不能禁止非屏蔽中断。中断命令寄存器中的L2-L0三位指定IRO到IR7中最低优先级的中断请求，SL和R控制IR0到IR7的中断优先级顺序。
4）中断类型号：中断指令中的N就是中断类型号。
5）中断向量表:80x86中断系统能处理256种类型的中断，类型号为0到0FFH，每种类型的中断都由相应的中断处理程序来处理，中断向量表就是各种类型的中断处理程序的入口地址表，存储器中最低1KB，地址从0000到3FFH存放中断向量，中断向量表中的256项中断向量对应256种中断类型，每项占用四个字节，其中两个字节存放中断处理程序的段地址（高双字节），另两个字节存放偏移地址（低双字节）。中断类型号乘4可以算出其相应的中断程序入口地址：中断向量地址。
本周要求掌握的内容如下：
基本概念：I/O程序设计的重要性、DMA方式、DMA方式步骤、I/O端口、I/O地址空间、中断概念、中断源、中断源和中断向量表
基本理论：I/O设备和CPU的关系、DMA传送方式，I/O端口，理解中断的作用，会用中断类型号算中断向量地址
习题：
1、DMA控制器包括哪些寄存器：
（A）控制寄存器 （B）状态寄存器
(C)地址寄存器 (D) 字节计数器
2、I/O指令中，直接端口寻址和间接端口寻址都只需要一条指令即可完成端口寻址。
(错)
3、I/O端口不包括哪些寄存器：
（A）数据寄存器 (B)地址寄存器
（C）状态寄存器 （C）命令寄存器
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