《汇编语言程序设计》第8章输入、输出与中断

输入输出程序设计示例
读取键盘输入
通过IN指令读取键盘控制器端 口的数据，解析按键信息。
控制LED显示
通过OUT指令向LED控制端口 发送数据，控制LED的亮灭和闪 烁。
串行通信程序设计
通过IN和OUT指令实现串行数 据的发送和接收，需要设置串 行通信参数和端口地址。
并行通信程序设计
通过IN和OUT指令实现并行数 据的传输，需要设置并行通信
改进方向
进一步加强汇编语言编程和调试技能的学习和实践，提高代码质量和效率。同时，探索更多的输入输出和中断应 用场景，拓展知识面和应用能力。
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CPU在执行输入输出指令时，可能需要等待外部设备的响应，此时CPU 可以转而执行其他任务，直到收到外部设备的中断请求后再继续执行输 入输出操作。
02 输入输出指令及编程方法
输入输出指令介绍
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IN指令
从端口读取数据到累加器中，可用于读取外设状 态或数据。
OUT指令
将累加器中的数据输出到端口，可用于控制外设 或发送数据。
04 输入输出与中断控制芯片 介绍
典型输入输出控制芯片
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8255芯片
具有三个8位并行I/O端口， 可通过编程控制各端口的 工作模式和数据传输方向。
8253芯片
可编程定时/计数器，可生 成定时中断或计数中断， 常用于控制外部设备的定 时操作。
串行通信接口芯片
如8250等，实现串行数据 的传输和控制，常用于与 其他设备的串行通信。
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端口寻址方式
直接寻址和间接寻址，直接寻址指定端口地址， 间接寻址通过DX寄存器间接指定端口地址。
端口地址及访问方式
端口地址
外设与CPU通信的接口地址，每个外设都有一个或多 个端口地址。
端口访问方式
通过IN和OUT指令访问端口，需要指定端口地址和操 作数。
端口地址分配
系统中断向量表、BIOS数据区和用户自定义端口地 址等。
优化中断处理流程
中断优先级管理
根据中断的重要性和紧急性，为不同的中断设置不同的优先级，以确保重要和紧急的中断得到优 先处理。
中断向量表优化
合理设计和优化中断向量表，可以提高中断处理的速度和效率。
减少中断处理时间
在中断处理程序中，应尽量减少不必要的操作和处理时间，以尽快恢复CPU的正常执行。同时， 可以采用快速响应和恢复机制来进一步提高中断处理的效率。
I/O端口
将外部数据或状态信息传送到计算机 内部，供程序和CPU使用。
用于连接输入输出设备与CPU的接口， 实现数据的传输和控制。
输出（Output）
将计算机内部的数据或状态信息传送 到外部设备，供用户或其他系统使用。
中断系统简介
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中断（Interrupt）
指CPU在执行程序过程中，由于内外部事件引起CPU暂时停止当前程序 的执行，转去执行处理该事件的中断服务程序，并在处理完后能自动返 回原程序继续执行的过程。
接口和端口地址。
03 中断处理程序设计
中断处理程序结构
中断请求
由外部设备或内部事件发起，向CPU请求中 断服务。
中断处理
中断处理程序执行相应的操作，处理中断事 件。
中断响应
CPU响应中断请求，保存现场信息，并跳转 到相应的中断处理程序。
中断返回
中断处理程序执行完毕后，恢复现场信息， 并返回到被中断的程序继续执行。
典型中断控制芯片
8259芯片
可编程中断控制器，可管理多个外部 中断源，实现中断的优先级判别、屏 蔽和向量化。
I/O APIC芯片
高级可编程中断控制器，支持多处理 器系统，提供高性能、可扩展的中断 管理功能。
芯片选型和配置注意事项
根据系统需求和性能要求选择 合适的芯片型号。
注意芯片的引脚定义和连接方 式，确保正确接入系统。
并行处理技术
对于多个输入输出任务，可以采用并行处理 技术，使它们同时进行，从而提高整体效率 。
减少不必要中断产生
中断合并
将多个中断请求合并为一个中断请求，以减少中断次数。
中断屏蔽
在处理某个中断时，可以屏蔽其他不重要的中断，以避免中断嵌 套和中断冲突。
避免频繁中断
对于一些频繁产生的中断，可以通过软件或硬件手段进行过滤或 抑制，以减少不必要的中断产生。
熟悉芯片的工作模式和编程方 法，正确配置芯片的工作参数 。
考虑芯片的兼容性和扩展性， 以便后续升级和维护。
05 输入输出与中断性能优化 策略
提高输入输出效率方法
采用缓冲技术
对于输入输出设备，可以使用缓冲区来暂存 数据，以减少CPU等待时间，提高数据传输 效率。
选用高效传输方式
如DMA（直接内存访问）方式，可以让外设直接与内 存交换数据，无需CPU干预，从而大幅提高输入输出 效率。
工具
汇编语言编译器、调试器、文本编辑器等。
实验步骤和结果分析
步骤一
编写输入输出程序，实现基本输入输出功能。例如，从键 盘输入数据并显示在屏幕上。
步骤二
编写中断处理程序，处理外部中断或异常。例如，处理键 盘中断，实现按键响应。
步骤三
将输入输出程序与中断处理程序结合，实现更复杂的输入 输出和中断处理功能。例如，通过中断实现实时பைடு நூலகம்据采集 和处理。
中断向量表设置与应用
中断向量表
用于存储中断处理程序的入口地址，每个中断类型对应一个中断向 量。
设置中断向量表
在内存中分配一段空间，用于存储中断向量表，并将每个中断类型 的处理程序入口地址填入表中。
应用中断向量表
在中断响应时，CPU根据中断类型查找中断向量表，获取对应的中 断处理程序入口地址，并跳转到该程序执行。
06 实验：输入输出与中断应 用实践
实验目的和要求
目的
通过实验掌握输入输出与中断的基本 原理和应用方法，提高实际操作能力 和问题解决能力。
要求
了解输入输出指令和中断处理程序的 编写方法，能够独立完成实验内容， 并对实验结果进行分析和总结。
实验环境和工具准备
环境
基于x86架构的计算机，使用汇编语言进行编程。
典型中断处理程序分析
时钟中断处理程序
用于实现计时和时间片轮转等功能，通常由 操作系统内核提供。
键盘中断处理程序
用于处理键盘输入事件，将按键信息转换为 相应的字符或命令。
串行通信中断处理程序
用于处理串行通信事件，如接收和发送数据 等。
其他设备中断处理程序
针对特定设备的中断处理程序，如硬盘、鼠 标等。
结果分析
对实验结果进行详细分析，包括输入输出数据的正确性、 中断响应的及时性和准确性等。同时，对实验中遇到的问 题和解决方法进行总结。
实验总结和改进方向
总结
通过本次实验，深入了解了输入输出与中断的基本原理和应用方法，提高了实际操作能力和问题解决能力。同时， 也发现了自己在编程和调试方面的不足之处。
中断源
引起中断的事件或设备，如定时器、键盘、鼠标等。
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中断向量表
存储中断服务程序入口地址的表格，CPU通过查找中断向量表找到对应
的中断服务程序并执行。
输入输出与中断关系
中断是实现输入输出操作的重要手段之一，通过中断可以实时响应外部 设备的请求，提高CPU的利用率。
输入输出操作可能会引起中断，如当外部设备准备好数据后，会通过中 断通知CPU进行读取或写入操作。
《汇编语言程序设计》第8章输入 、输出与中断
contents
目录
• 输入输出与中断概述 • 输入输出指令及编程方法 • 中断处理程序设计 • 输入输出与中断控制芯片介绍 • 输入输出与中断性能优化策略 • 实验：输入输出与中断应用实践
01 输入输出与中断概述
输入输出操作基本概念
输入（Input）