汇编语言第六章 输入输出和中断

第六章输入/输出和中断
前面已经讲过有关输入/输出的问题，主要是用DOS中断调用INT 21H来完成键盘输入以及屏幕显示。

对于计算机来说，仅有这种输入/输出还不够，因为DOS的中断调用无法实现对其它外设的控制。

关于如何用汇编程序实现主机与外设之间的信息交换，将是本章的主要内容。

6.1I/O设备与数据传送方式
一.主机与外设之间数据的传送方式
计算机与外设之间传送数据有如下4中方式：
1.无条件传送方式：适合于CPU与外设同步的情况。

直接传送，高速外设与主机之间数据传送。

2.查询传送方式：适合于低速外设与主机之间数据传送。

3.中断传送方式：适合于低速外设与主机之间数据传送。

4.直接存贮器（又称DMA）传送方式：适合于高速外存与主机的数据传送。

其中：无条件传送和查询传送，直接在端口上利用IN和OUT 指令传送数据。

中断传送：在DOS及BIOS层上通过系统功能调用的中断指令实现。

直接存贮方式：在端口上，采用通道技术实现。

在计算机准备好接收，外设准备好传送数据时，外设向CPU发一个请求DMA传送信号，此时CPU让出总线控制权，使外设与主存在短时间内成批传送数据。

二.外设与主机传送的接口与信息
1.端口与接口
计算机的外设都是通过接口连接到系统上，每个接口由一组寄存器组成，寄存器都有一个称为I/O端口的地址编码。

也就是，每一台外设都通过硬件接口与主机端口相连，并交换信息。

接口的组成：设备状态寄存器、设备控制寄存器、数据寄存器。

上述寄存器在I/O空间中都有固定编码。

I/O端口的地址空间：允许设置64K个8位端口或32K个16位端口。

对I/O空间的访问用IN或OUT两个指令。

I/O端口地址分配，可以查手册。

如：40H～43H时钟/定时器，60H～63H为8255通讯芯片的接口。

2.外设与主机的信息交换
传送的信息分为三类：
①控制信息：CPU把控制信息从端口输出到对应外设接口的控制寄存器中，告诉外设应做什么。

②状态信息：把外设的状态寄存器中的内容送到对应的端口中，以便CPU了解外设状态。

③数据信息：需要交换的数据（8位、16位）。

6.2程序直接控制I/O方式
直接I/O方式有两种：
①无条件传送方式：不查询外设状态寄存器的状态，直接用IN或OUT指令实现CPU与外设信息传送。

该方式的特点是：CPU 与外设必须同步工作。

②查询传送方式：查询外设状态和控制寄存器中的内容，确定是否传送。

特点：CPU与外设不同步。

一.IN和OUT指令
通过前面的学习，我们已经知道，外设与主机传送信息，必须用IN和OUT指令。

1.输入指令IN
功能：从外设寄存器取信息送入AX或AL。

4种形式：
IN AL, PORT 功能：（PORT）→AL
IN AX, PORT 功能：（PORT+1，PORT）→AX
IN AL, DX 功能：（[DX]）→AL
IN AX, DX 功能：（[DX]）→AX
由AL或AX决定取几个端口的内容。

2.输出指令OUT
功能：将AX或AL内容送到外设寄存器中。

4种形式：
OUT PORT, AL 功能：（AL）→PORT
OUT PORT, AX 功能：（AX）→PORT（2个8位口）OUT DX, AL 功能：（AL）→[DX]
OUT DX, AX 功能：（AX）→[DX]
同样，由AL或AX决定送到几个端口。

如：
IN AL, 40H
OUT 80H, AL
MOV DX, 379H
IN AL, DX
注意：端口地址＞255，就放到DX中。

二.程序直接控制传送方式
1.无条件传送方式
特点：不查询外设状态，直接用IN和OUT指令传送信息。

采用这种方式，必须保证外设与CPU在传送数据的过程中，具有相同速度（同步）。

例：扬声器发声程序。

已知扬声器的控制寄存器的端口地址为61H，硬件结构如下：
程序通过I/O指令，使设备控制寄存器的b1位为0或1（交替为0或1），与门的输入为0和1交替的电信号，输出为一个脉冲电流，经放大后，送扬声器使之发声。

2.查询传送方式
特点：查询外设状态，条件满足时传送。

适合于低速外设与CPU 传送信息。

①输入
输入之前，查询数据是否准备好，若准备好则输入，否则等待。

流程：
例：串行通讯I/O。

串行通讯端口：采用8250芯片，数据寄存器端口地址为3F8H，状态寄存器端口地址为3FDH，其中b0位是输入数据数据准备位，b5位是输出数据准备位。

串行口输入程序：
② 输出
输出之前，要查询外设是否“忙”，若“忙”则等待，否则输出数据。

流程：
例：串行口输出子程序。

查询方式的缺点：CPU 反复等待状态位，浪费大量CPU 资源。

6.3 中断传送方式
为了解决查询方式下，CPU 等待外设，浪费大量CPU 资源的问
题，提出了中断传送方式。

引入中断之后，有如下优点：
①提高CPU效率
②可以处理突发事件
③提高了计算机工作的灵活性
在中断方式下，程序设计的主要任务：设置中断向量、编制中断处理程序。

一.中断的概念
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，处理结束之后，又返回到断点处继续往下执行。

中断的处理过程：①中断请求、②中断响应、③中断处理、④中断返回。

中断系统：实现中断的软硬件设施。

其中，硬件有：8259A、中断源、中断请求等。

软件有：中断向量表、中断处理程序。

二.中断源（内中断/外中断）
内中断
来自CPU内部事件：
①程序中使用的INT指令产生的中断；
②CPU的某些错误结果产生的中断（除法、溢出、单步）。

内中断的处理特点：
①中断类型号一般在指令中；
② 不受中断允许标志位IF 的影响。

外中断
由外设控制器、协处理器等CPU 以外的事件引起的中断，称为外中断。

外中断的处理特点：
① 中断类型号由8259A 提供，或由自制电路来提供； ② 受中断允许标志位IF 的影响（IF=1，响应中断）。

8086/8088中断源：
不可屏蔽中断请求由硬件故障引起：掉电、存贮器错、总线奇偶校验错等。

8086系统中断优先级： 其中，“INT n ”可处理256种中断，n 的范围：
除法错、INTO （溢出中断指令）、“INT n ” 单步中断
NMI INTR
BIOS 中断：10H ～1FH DOS 中断：20H ～3FH 自由中断：40H ～FFH 三. 中断向量表
1. 中断向量表的结构
中断向量表就是各种中断类型的处理程序的入口地址表。

内存中从00000H ～003FFH 用于存放中断向量表。

中断类型：0～FFH ，每个类型的中断占4个字节。

如：INT 4AH
中断向量地址 = 4AH*4 = 128H
2. 中断类型号的获取
(1) 除法错、单步中断、不可屏蔽中断NMI 、断点中断、溢出中断（中断号0～4）。

中断类型号由CPU 芯片内的部件自动提供。

(2) 软中断INT n ，执行时从指令流中读出类型号。

(3)
外中断
①标准外设，利用8259A提供的类型号；
②非标准外设，自制电路通过接口提供给总线，获得类型号。

3.设置或取出中断向量指令
(1)设置中断向量指令
功能：把由AL指定的中断类型的中断向量DS：DX放入中断向量表中。

（AH）=25H
（AL）=中断类型号
DS：DX=中断向量
INT 21H
(2)取出中断向量指令
功能：把AL中指定的中断类型的中断向量从中断向量表中取出送到ES：DX中。

（AH）=35H
（AL）=中断类型号
INT 21H
四.软中断及中断的有关指令
1.软中断
形式：INT n
功能：
①（FLAGS）→↓（SP）同时0→IF、TF
②（CS）→↓（SP）（4*n+2）→CS
③（IP）→↓（SP）（4*n）→IP
2.中断返回
形式：IRET。

功能：
①↑（SP）→IP
②↑（SP）→CS
③↑（SP）→FLAGS
五.举例
在系统定时器（中断类型为8）的中断处理程序中，有一条中断指令INT 1CH，时钟中断每发生一次（约每秒18.2次），都要调用一次中断类型为1CH的处理程序，1CH的处理程序只有一条IRET 指令，实际上什么工作也不做，只是为用户提供一个中断号。

如果有一个定时要完成的工作，就可以利用1CH中断来完成。

如：编写一个中断处理程序，要求在主程序运行过程中，每隔10秒钟响铃一次，同时显示“The bell is ring!”。

1CH为用户的中断类型，可能被其它程序所引用，因此对于一个新的中断程序，必须做如下工作：
①主程序初始化部分，先保存当前中断向量表的内容；
②在主程序结束部分，恢复保存的1CH向量。

程序：。