第8章输入输出与中断

1新编汇编语言程序设计2第八章输入输出与中断8.1输入/输出8.2中断8.3.COM文件习题八3输入输出：计算机系统必须有信息的输入输出。中断：中断是一种计算机非常常用而且重要的工作方式。48.1输入/输出8.1.1外部设备和接口8.1.2输入/输出指令8.1.3程序控制输入/输出5接口：•计算机与外部设备的信息交换是通过“接口（Interface）”电路间接实现的。总线：•计算机与接口之间通过“总线（BUS）”连接。8.1.1外部设备和接口61.CPU与接口之间的信号CPU与接口之间传送三种类型的信号：（1）数据信号（2）状态信号（3）控制信号72.端口端口：为了使CPU能对接口电路内部寄存器进行读写，这些寄存器都分配到一个专用的地址，这种分配了地址的寄存器称为“端口（Port）端口的种类：（1）数据输入端口（2）数据输出端口（3）状态端口（输入）（4）控制端口（输出）8•IN和OUT指令的共同特点是：必须使用累加器AL、AX或EAX进行数据的传送。•输入时，IN指令把端口的数据/状态信息读入AL（8位）、AX（16位）或EAX（32位）中。•输出时，要输出的数据/命令先放人AL（8位）、AX（16位）或EAX（32位）中，然后执行OUT指令，将AL、AX或EAX中信息向端口输出8.1.2输入/输出指令（IN/OUT）91.IN/OUT（输入/输出）指令（1）IN（输入）指令•指令格式：INACC,PORTINACC,DX•操作：AL/AX/EAX←（PORT）AL/AX/EAX←（DX）•功能：把指定端口中的数据读入AL、AX或EAX中10输入指令举例：端口地址在0～255之间：INAL，35H；将地址为35H的端口数据送AL端口地址在0～65535之间:MOVDX，21H；端口地址放入DXINAL，DX；把地址为21H的端口数据送AL中11（2）输出指令•指令格式：OUTPORT,ACCOUTDX,ACC•操作：（PORT）←AL/AX/EAX（DX）←AL/AX/EAX•功能：把AL、AX或EAX中的数据从指定端口输出12输出指令举例：端口地址在0～255之间：OUT60H，AL；将AL中数据送到地址;为60H的8位端口中端口地址在0～65535之间:MOVDX，21HOUTDX，AL；将AL中数据从DX所;指定的8位端口输出132.串输入/输出指令•串输入/输出指令的源操作数和目的操作数都是隐含的•串输入指令把DX指定的端口数据送入ES:DI所指向的存储单元，自动修改DI以指向下一个存储单元•串输出指令把DS：[SI]所指向的存储单元的数据向DX指定的端口输出，自动修改SI以指向下一个存储单元14（1）串输入指令INS•指令格式：INSB/INSW/INSD•操作：ES:[DI]←（DX）修改DI值以指向下一个数据单元•INSB、INSW、INSD分别表示从端口读入一个字节、字或双字，存人ES:DI所指向的存储单元。如果方向标志DF＝0，指令执行后，DI分别增加1、2、4，如果DF＝1，则DI分别减少1、2、415（2）串输出指令OUTS•指令格式：OUTSB/OUTSW/OUTSD•操作：（DX）←DS:[SI]修改SI值以指向下一个数据单元•OUTSB、OUTSW、OUTSD分别表示把DS:[SI]所指向的一个字节、字或双字数据向指定的端口输出，同时根据DF的值，将SI增加或减少1、2、416输入输出方式：•编写输入、输出程序，必须根据外设的工作方式来决定输入/输出采用的方式•三种基本的程序控制输入输出方式：（1）无条件输入/输出（2）查询式输入/输出（3）中断方式8.1.3程序控制输入/输出171.无条件方式输入/输出•外设始终处于就绪状态，CPU在需要时可随时与外设交换数据，而无须知道外设所处的状态，就可以使用无条件输入/输出方式进行数据的传输•举例：扬声器发声18有两种方法使扬声器发声：1.将61H端口D0置为0，关闭Timer2，D1交替置为1/0，使扬声器发声；2.将61H端口D0、D1均置为1，使“Timer2”工作，产生固定频率的信号，使扬声器发声。下面的子程序使用第一种方法使扬声器发声，声音频率由DX寄存器的值决定，声音的延续时间由BX寄存器内的值决定。19SOUNDPROCPUSHAX;保护现场PUSHCXINAL,61H;读61H端口“当前值”ANDAL,11111110BOUT61H,AL;使D0=0，关闭Timer2TRIG:INAL,61H;读61H端口“当前值”XORAL,2OUT61H,AL;D1取反后输出，产生周期性信号MOVCX,DXLOOP$;延时，控制1/0输出时间，控制发声频率20DECBXJNZTRIG;延时，控制发声的总时间POPCX;恢复现场POPAXRETSOUNDENDP212.查询方式输入/输出•CPU必须通过“读”外部设备的状态端口，了解外部设备的当前状态，确定能否进行“数据传输”22（1）查询式输入•查询式输入的接口电路中，除了有一个数据输入端口，还必须有一个用于反映外设状态的状态端口•状态端口的每一位反映设备的一种状态，例如，用D7=1表示设备已经完成了数据准备，可以传输数据，D7=0则表示尚未完成数据准备，不能进行数据传输。这一位常常被称为“READY”。23（2）查询式输出•采用查询方式进行输出的接口电路中，有一个用于数据输出端口，还有一个用于反映外设状态的端口•外设状态位称作“BUSY”，BUSY=1表示设备正处于数据准备阶段（“忙”）；BUSY=0表示设备已经完成数据准备（“空闲”），可以进入数据传输248.2中断8.2.1中断的概念8.2.2中断服务程序8.2.3定时中断8.2.4驻留程序251.中断与中断源•中断：由于某种事件的发生，使CPU中断（暂时停止）正在执行的程序而转去执行该事件的处理程序，为该事件服务结束后，继续执行原来被中断的程序，这个过程称为中断•中断源：引起中断的事件称为中断源•断点：由于中断，将要执行但尚未执行的指令地址称为“断点”，包括16位段基址和16位偏移地址8.2.1中断的概念262.中断分类•中断可以划分为外部中断和内部中断两大类（1）内部中断中断指令INT引起的中断（软件中断）由于CPU的某些错误引起的中断，如除法错中断、溢出中断（异常中断）为调试程序设置的中断（陷阱中断）27（2）外部中断不可屏蔽中断（NMI），通常代表CPU外部的故障外设完成数据准备，请求进行数据传输引起的可屏蔽中断3.中断类型•为了区分不同的中断源，80X86给每一个中断源一个编号，称为中断类型284.中断向量表•中断向量：每种类型的中断都有一个相应的中断服务程序来进行处理，中断服务程序的入口地址称为“中断向量”•中断向量表：80x86微机系统中把256个中断向量按照它们中断类型的顺序组织成一张表，存放在内存最低的1KB中，地址范围000H～3FFH，这张表称为“中断向量表”（图8-5）295.中断处理过程•中断发生时，计算机中断机构自动完成如下操作：（1）取中断类型号N（2）标志寄存器（FLAGS）内容入栈（3）当前代码段寄存器（CS）内容入栈（4）当前指令计数器（IP）内容入栈（5）禁止外部中断和单步中断（TF=0，IF=0）（6）从中断向量表中取地址4×N的2字节内容送IP，取地址4×N+2的2字节内容送CS（7）进入中断处理程序。306.中断优先级和中断嵌套•中断优先级：给各个中断源安排一个中断响应的先后次序，即中断优先级•中断嵌套：中断服务程序执行过程中，被优先级更高的中断请求所中断，称为中断嵌套31•使用中断方式进行输入/输出时，用户需要编制两个程序模块：“主程序”和“中断服务程序”•主程序：主要任务是为进入中断服务程序进行各种准备，输入输出完成后进行结束处理•中断服务程序：中断发生时由CPU执行该程序，进行所需要的输入输出处理8.2.2中断服务程序321.主程序（1）设置中断向量：•设置中断向量就是把中断服务程序的入口地址放入中断向量表中•设置中断向量有两种可选的方法：用MOV指令将中断向量直接写入中断向量表中，称为直接写入法用DOS功能调用，设置中断向量33[例8-2]：用直接写入法设置中断向量。假设中断类型为N，中断服务程序入口标号为INTERRUPTPUSHDS;保护DS寄存器内容MOVAX,0MOVDS,AX；数据段指向中断向量表MOVBX,4*N;中断向量安放位置（偏移地址）送BXMOVWORDPTR[BX],OFFSETINTERRUPT;写入偏移地址MOVWORDPTR[BX+2],SEGINTERRUPT;写入段基址POPDS;恢复DS寄存器34•用DOS功能调用25H用来设置中断向量：入口参数为：AH＝25HAL＝中断类型号DS:DX＝中断向量•用DOS功能调用35H用来读中断向量：入口参数为：AH＝25HAL＝中断类型号DS:DX＝中断向量出口参数为：ES:BX＝中断向量8.2.2中断服务程序35[例8-3]：使用DOS功能调用设置中断向量PUSHDSMOVAX,SEGINTERRUPTMOVDS,AXMOVDX,OFFSETINTERRUPTMOVAL,NMOVAH,25HINT21HPOPDS36（2）设置设备的中断屏蔽位：•“中断屏蔽”：外部设备的中断请求由中断控制器8259A统一管理，在8259A内部，有一个“中断屏蔽寄存器”，该寄存器的8位二进制对应于8259A的8个中断请求输入，寄存器某一位设置为“1”时，对应引脚上的中断请求不能被传送到CPU，该中断因此无法得到相应。对中断请求的这种管理方法称为“中断屏蔽”。37（3）设置中断允许位IF，开放中断：•STI指令可以将中断允许位IF置1，打开中断。只有中断打开时，CPU才会响应从INTR引脚输入的，也就是从8259A发来的可屏蔽中断请求38（4）其他设置：•主程序还应该为中断服务程序使用的指针、计数器等设置初值。在中断方式输入输出结束后，进行必要的结束处理392.中断服务程序•中断服务程序的主要操作步骤：（1）保存寄存器内容：（2）开放中断（3）中断服务（4）关中断（CLI）（5）发送中断结束命令（6）恢复寄存器内容（7）中断返回40•实际应用中，经常要用到“定时”：确定某个操作所需要的时间：例如，测量电机的转速。定时启动某个操作：例如，定时采集温度、压力等数据•PC微机内部“定时器”：每55ms（1/18.2秒）产生一个“时间到”信号，向8259A申请中断。该中断类型号为09H，主要用于操作系统的定时操作•为了满足用户的定时需要，另设了一个1CH中断，每次进入09H中断后，由该中断服务程序通过执行指令“INT1CH”进入1CH中断，执行用户的定时中断服务程序8.2.3定时中断41•用户的定时任务实现方法：保存原1CH中断向量；把新的1CH中断服务程序入口地址填入中断向量表；编制新的1CH中断服务程序：首先执行新增加的定时任务，完成后进入原中断服务程序，执行其它的定时任务。•[例8.4]：在屏幕上显示一个实时时钟，限于篇幅，只显示时钟的“秒”值42;EX804.ASM定时中断，显示实时时钟（秒值）INCLUDEYLIB.H;头文件，包含外部函数与宏的定义;***************************************CODESEGMENTASSUMECS:CODESECONDDB0;秒值SIGNALDB0;1秒时间到标记COUNTDW0;毫秒值OLDINT1CHDD?;原来1CH中断向量43START:MOVAL,1CH;取原来1CH中断向量MOVAH,35HINT21HMOVWORDPTROLDINT1CH+2,ES;保存原中断向量MOVWORDPTROLDINT1CH,BX;********************************LEADX,MYINT1CH;取新向量偏移地址MOVAX,SEGMYINT1CH;取新向量段地址MOVDS,AXMOVAL,1CHMOVAH,25HIN