第5章 输入输出和中断共83页
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输入输出中断与定时计数器课件
03
输入输出是计算机与外部世界进行交互的桥梁，是实现 人机交互的重要手段。
输入输出接口
输入输出接口是指计算机与外部 设备之间的连接部分，它负责传
输数据或信息。
常见的输入输出接口包括USB、 HDMI、VGA、Serial、Parallel
等。
不同的接口有不同的传输速率、 传输距离和传输方式，适用于不 同类型的设备和数据传输需求。
输入输出中断与定时计数器在智能家居中的应用
智能照明系统
利用输入输出中断与定时计数器实现 家庭照明的自动化控制，如定时开关 灯光、调节亮度等。
智能安防系统
通过输入输出中断实时监测家庭安全 状况，如门窗是否关闭、烟雾报警等 ，保障家庭安全。
输入输出中断与定时计数器在物联网中的应用
智能传感器网络
利用输入输出中断与定时计数器实现物联网中各类传感器的数据采集与传输， 如温度、湿度、压力等传感器。
输入输出中断与定时 计数器课件
目录
• 输入输出 • 中断 • 定时计数器 • 输入输出中断与定时计数器的应用
01
输入输出
输入输出概念
01
输入输出是计算机系统中的重要概念，它涉及到计算机 与外部设备之间的数据传输。
02
输入是指将外部数据或信息传输到计算机内部进行处理 ，而输出则是将计算机内部的数据或信息传输到外部设 备进行展示或控制。
在音频和视频处理中，定时 计数器可以用于同步音频和 视频信号。
输入输出中断与定时计数器的
04
应用
输入输出中断与定时计数器在工业控制中的应用
自动化生产控制
输入输出中断与定时计数器在工 业控制中用于实现自动化生产线 的控制，如机械臂的运动控制、 物料传送等。
输入输出及中断技术
46
查询工作方式例
➢ 外设状态端口地址为03FBH，第5位(bit5)为状态 标志（=1忙，=0准备好）
➢ 外设数据端口地址为03F8H，写入数据会使状态 标志置1 ；外设把数据读走后又把它置0。
➢ 试画出其电路图，并将DATA下100B数据输出。
47
D7-D0
IOW
A9 | A3 A15 | A10
6
1、I/O 接口电路的基本功能
1. 对输入/输出数据进行缓冲、隔离和锁存
2. 对信号的形式和数据格式进行交换与匹配
3. 提供信息相互交换的应答联络信号
计算机执行指令时所完成的各种操作都是在规定的时钟信号下完 成的，并有一定的时序。而外部设备也有自己的定时与逻辑控制， 但通常与CPU 的时序是不相同的。外设接口就需将外设的工作状 态(如“忙”、“就绪”、“中断请求”)等信号及时通知CPU， CPU根据外设的工作状态经接口发出各种控制信号、命令及传递 数据，接口不仅控制CPU 送给外设的信息，也能缓存外设送给 CPU 的信息，以实现CPU 与外设间信息符合时序的要求，协调工 作。
30
图6.5 74LS374作为输出接口
31
图6.6 74LS374用作输入接口
32
I/O接口综合应用例
根据开关状态在7段数码管上显示数字或符号 设输出接口的地址为F0H 设输入接口地址为F1H 当开关的状态分别为0000～1111时，在7段数
码管上对应显示’0’～’F’
7段数码管图见教材p255
A2 A1 A0
IOR
74LS138
&G
Y0
≥1
G2A
G2B
C
Y3
B
A
D5
≥1 3F8H
查询工作方式例
➢ 外设状态端口地址为03FBH，第5位(bit5)为状态 标志（=1忙，=0准备好）
➢ 外设数据端口地址为03F8H，写入数据会使状态 标志置1 ；外设把数据读走后又把它置0。
➢ 试画出其电路图，并将DATA下100B数据输出。
47
D7-D0
IOW
A9 | A3 A15 | A10
6
1、I/O 接口电路的基本功能
1. 对输入/输出数据进行缓冲、隔离和锁存
2. 对信号的形式和数据格式进行交换与匹配
3. 提供信息相互交换的应答联络信号
计算机执行指令时所完成的各种操作都是在规定的时钟信号下完 成的，并有一定的时序。而外部设备也有自己的定时与逻辑控制， 但通常与CPU 的时序是不相同的。外设接口就需将外设的工作状 态(如“忙”、“就绪”、“中断请求”)等信号及时通知CPU， CPU根据外设的工作状态经接口发出各种控制信号、命令及传递 数据，接口不仅控制CPU 送给外设的信息，也能缓存外设送给 CPU 的信息，以实现CPU 与外设间信息符合时序的要求，协调工 作。
30
图6.5 74LS374作为输出接口
31
图6.6 74LS374用作输入接口
32
I/O接口综合应用例
根据开关状态在7段数码管上显示数字或符号 设输出接口的地址为F0H 设输入接口地址为F1H 当开关的状态分别为0000～1111时，在7段数
码管上对应显示’0’～’F’
7段数码管图见教材p255
A2 A1 A0
IOR
74LS138
&G
Y0
≥1
G2A
G2B
C
Y3
B
A
D5
≥1 3F8H
《单片机技术应用》课件——第5章 输入输出和中断
（5）恢复现场
（6）开中断与返回（由RETI指令实现）
RETI与RET的异同点？ ①相同： 匀执行恢复断点操作，即从堆栈中弹出断点给PC。 ②不同：RETI将清“0”响应时所置的优先级触发器，RET没 有该功能。
中断与子程序调用的区别？
【中断】是指计算机执行程序期间发生了非预期的急需处理 的事件，CPU暂停执行当前程序，转而执行相应的处理程序， 待处理完毕后又返回原来被中断处继续执行或调度新的进程 执行的过程。 【子程序】能被其他程序调用，在实现某种功能后能自动返 回到调用程序去的程序，是有预期的调用。一般来说，中断 是意外发生的（软件中断也可以由程序员在代码中预期安排 中断的代码 如一般的 INT 21H），而子程序调用是程序员 100%预期安排的。 另外，两者在具体执行时，方式也不一样。 中断要根据中断类型号从向量表中查出中断向量地址 （即中断服务程序的入口）。
40MB每秒，而EIDE最高只能达到16.6MB每秒；
B接口 最新的USB串行接口标准是由Microsoft、Intel、Compaq、 IBM等大公司共同推出，热即插即用连接；
1.1版速度为12Mbps 2.0版速度为480Mbps 可连接键盘、鼠标、ISDN、电话系统、数字音响、打印机以 及扫描仪等低速外设。 四、I/O扩展槽 根据总线的类型不同，主板上的扩展槽可分为ISA、EISA、 MAC、VESA和PCI几种。
硬件自 动完成
4、中断系统的功能 （1）响应中断及返回 （2）能实现优先权排队 （3）能实现中断嵌套
主程序
中断请求
中断请求
RETI RETI
5、中断响应过程
中断源提出申请 → CPU决定是否响应 → 若响应转去中 断处理 → 完成后返回原中断处。
（6）开中断与返回（由RETI指令实现）
RETI与RET的异同点？ ①相同： 匀执行恢复断点操作，即从堆栈中弹出断点给PC。 ②不同：RETI将清“0”响应时所置的优先级触发器，RET没 有该功能。
中断与子程序调用的区别？
【中断】是指计算机执行程序期间发生了非预期的急需处理 的事件，CPU暂停执行当前程序，转而执行相应的处理程序， 待处理完毕后又返回原来被中断处继续执行或调度新的进程 执行的过程。 【子程序】能被其他程序调用，在实现某种功能后能自动返 回到调用程序去的程序，是有预期的调用。一般来说，中断 是意外发生的（软件中断也可以由程序员在代码中预期安排 中断的代码 如一般的 INT 21H），而子程序调用是程序员 100%预期安排的。 另外，两者在具体执行时，方式也不一样。 中断要根据中断类型号从向量表中查出中断向量地址 （即中断服务程序的入口）。
40MB每秒，而EIDE最高只能达到16.6MB每秒；
B接口 最新的USB串行接口标准是由Microsoft、Intel、Compaq、 IBM等大公司共同推出，热即插即用连接；
1.1版速度为12Mbps 2.0版速度为480Mbps 可连接键盘、鼠标、ISDN、电话系统、数字音响、打印机以 及扫描仪等低速外设。 四、I/O扩展槽 根据总线的类型不同，主板上的扩展槽可分为ISA、EISA、 MAC、VESA和PCI几种。
硬件自 动完成
4、中断系统的功能 （1）响应中断及返回 （2）能实现优先权排队 （3）能实现中断嵌套
主程序
中断请求
中断请求
RETI RETI
5、中断响应过程
中断源提出申请 → CPU决定是否响应 → 若响应转去中 断处理 → 完成后返回原中断处。
第五章输入输出基本技术讲述
4、中断响应 中断源向CPU发出中断请求，若优先级别最高，CPU在满足一定的条 件下，可以中断当前程序的运行，保护好被中断的主程序的断点及现 场信息。然后，根据中断源提供的信息，找到中断服务子程序的入口 地址，转去执行新的程序段，这就是中断响应。 注意 CPU响应中断是有条件的，如内部允许中断、中断未被屏蔽、当 前指令执行完等。
图7-2 中断请求信号的产生
数据输入的过程 当外设发STB→数据入锁存器，中断请求触发器置1→若 没有屏蔽则产生INTR→CPU满足条件（允许中断；指令执行完）发 INTA→（进入中断服务子程序）读数据，发RD，和地址→清中断请求触 发器，数据送D0～D7。（输出过程请自己思考） 3、中断优先级 当系统中有多个设备提出中断请求时，就有一个该响应谁的问题，也就是 一个优先级的问题，解决优先级的问题一般可有三种方法：软件查询法、 简单硬件方法及专用硬件方法。下面分别介绍：
(3) 将IF和TF标志清0，目的是防止在中断响应的同时又来别的中断， 而将TF清0是为了防止CPU以单步方式执行中断处理子程序。这时要 特别提醒，因为CPU在中断响应时自动关闭了IF标志，因此用户如要 进行中断嵌套时，必须在自己的中断处理子程序中用开中断指令来重 新设置IF； (4) 保护断点，断点指的是在响应中断时，主程序当前指令下面的一 条指令的地址。因此保护断点的动作就是将当前的IP和CS的内容入栈， 保护断点是为了以后正确地返回主程序； (5) 根据取到的中断类型码，在中断向量表中找出相应的中断向量， 将其装入IP和CS，即呆自动转向中断服务子程序。
5、中断服务子程序 CPU响应中断以后，就 会中止当前的程序，转 去执行一个中断服务子 程序，以完成为相应设 备的服务。中断服务子 程序的一般结构如图7-
输入输出和中断
DMA操作的基本方法
周期挪用（Cycle Stealing)
周期扩散
CPU停机方式
DMA（直接存储器存取）传递方式
周期挪用（Cycle Stealing ）
添加标题
利用CPU不访问存储器的那些周期来实现DMA操作，此时DMAC可以使用总线而不用通知CPU也不会妨碍CPU的工作。这种方法的关键是如何识别合适的可挪用的周期，以避免同CPU的操作发生重叠。
在8086/8088系统中，通过执行中断指令或由CPU本身启动的中断称为内部中断（也称软件中断）。除单步中断外，内部中断无法用软件禁止，即不受中断允许标志IF的影响。 0型中断——除法出错中断 1型中断——单步中断 3型中断——断点中断 4型中断——溢出中断 INT n指令中断
内部中断——软中断
05
7.1.1 数据信息
●在微型机中，数据大致为三种基本类型：
数字量
模拟量
开关量
7.1
外设接口的一般结构
状态信息
READY（准备好信号）表示输入设备已经准备好信息，CPU可执行输入指令从该外设输入数据。 BUSY（忙信号）表示输出设备正在输出信息，即在“忙”着，同时也等于指示CPU等待。
状态信息表示外设当前所处的工作状态
1.中断分类
8086/8088CPU可以处理256种类型的中断源，这些中断源可分为硬件中断和软件中断两大类。
2.中断向量表
在8086系统中，允许引入256种类型中断源（类型码为0～255），相应有256个中断服务程序首址。存放中断地址的一段内存空间称中断向量表。
7.4.1 中断结构 4
1.内部中断的类型
图7-16 ICW3的格式
图7-17 ICW4 的格式
微型计算机输入输出和中断课件
微型计算机输入 输பைடு நூலகம்和中断课件
目录
• 引言 • 微型计算机的输入输出 • 中断的基本概念 • 中断控制器 • 中断服务例程 • 微型计算机的中断应用
01
引言
课程介绍
01
02
03
课程名称：微型计算机输入输 出和中断
课程性质：专业必修课
适用对象：计算机科学与技术 、软件工程、电子信息工程等
专业本科生
中断的定义和作用
定义
中断是计算机在执行程序过程中，由于出现某种特殊情况，使得计算机暂时停 止正在执行的程序，转去执行相应的处理程序，处理完毕后再返回原程序继续 执行。
作用
中断是计算机系统中实现多任务并发执行的重要机制，它使得CPU能够及时响 应外部事件，提高计算机的实时性和响应能力。
中断的分类
硬件中断
1. 保存被中断程序的现场信息（如寄存器值）
处理流程 2. 执行中断处理程序，完成相应的操作
3. 恢复被中断程序的现场信息
4. 返回到被中断程序继续执行
06
微型计算机的中断应用
中断在实时处理中的应用
实时任务调度
中断可以用于实时任务的调度，当某个实时任务的时间要求 到达时，产生中断，系统响应中断并执行相应的任务处理程 序，保证实时任务的及时完成。
由硬件设备产生的中断，如键盘、鼠标、串 口等。
自愿中断
由程序自愿产生的中断，如进程切换、系统 调用等。
软件中断
由操作系统或应用程序产生的中断，如系统 调用、异常等。
非自愿中断
由程序非自愿产生的中断，如硬件故障、电 源掉电等。
中断处理过程
中断请求
当某个外部事件发生时，相应的设备 会向CPU发出中断请求。
目录
• 引言 • 微型计算机的输入输出 • 中断的基本概念 • 中断控制器 • 中断服务例程 • 微型计算机的中断应用
01
引言
课程介绍
01
02
03
课程名称：微型计算机输入输 出和中断
课程性质：专业必修课
适用对象：计算机科学与技术 、软件工程、电子信息工程等
专业本科生
中断的定义和作用
定义
中断是计算机在执行程序过程中，由于出现某种特殊情况，使得计算机暂时停 止正在执行的程序，转去执行相应的处理程序，处理完毕后再返回原程序继续 执行。
作用
中断是计算机系统中实现多任务并发执行的重要机制，它使得CPU能够及时响 应外部事件，提高计算机的实时性和响应能力。
中断的分类
硬件中断
1. 保存被中断程序的现场信息（如寄存器值）
处理流程 2. 执行中断处理程序，完成相应的操作
3. 恢复被中断程序的现场信息
4. 返回到被中断程序继续执行
06
微型计算机的中断应用
中断在实时处理中的应用
实时任务调度
中断可以用于实时任务的调度，当某个实时任务的时间要求 到达时，产生中断，系统响应中断并执行相应的任务处理程 序，保证实时任务的及时完成。
由硬件设备产生的中断，如键盘、鼠标、串 口等。
自愿中断
由程序自愿产生的中断，如进程切换、系统 调用等。
软件中断
由操作系统或应用程序产生的中断，如系统 调用、异常等。
非自愿中断
由程序非自愿产生的中断，如硬件故障、电 源掉电等。
中断处理过程
中断请求
当某个外部事件发生时，相应的设备 会向CPU发出中断请求。
输入输出与中断精品PPT课件
5.1 I/O概述
数据总线
处 理 控制总线 器
地址总线
数据寄存器 状态寄存器 控制寄存器
外设数据 输 入 输
状态信号 出 设
控制信号 备
图5-1 I/ O接口示意图
5.1 I/O概述
5.1.2 I/O端口
• I/O端口是CPU与输入输出设备的交换数据 的场所。
• 端口在I/O空间中均被指定一固定地址，这 种寻址方式就被称为端口寻址。在80x86微 机中，I/O端口与存储器地址完全分开，编 址在一个独立的地址空间中，端口地址为 0000H～FFFFH ，目前大多数微机所用的 端口地址都在0~3FFH范围之内。
I/O地址 00H～0FH 20H～3FH 40H～5FH 60H～7FH 80H～9FH A0H～BFH
170H～1F7H 200H～20FH 278H～27AH
5.1 I/O概述
表5-1 I/O端口地址分配
功能 DMA控制器8237 A 中断控制器8259A 定时/计数器8253A 并行接口芯片8255A DMA页面寄存器 不屏蔽中断寄存
（2）输出指令 • 格式：OUT PortNo/DX, AL/AX • 作用：把寄存器AL或AX的内容输出到指定
端口。如果某输出设备的端口地址在0~255 范围之内，那么，可在指令OUT中直接给 出，否则，要把该端口地址先存入寄存器 DX中，然后在指令中由DX来给出其端口地 址。
5.1 I/O概述
电子CLoO工mpGa业nOy 出版社
输入输出与中断
第五章 输入输出与中断
1
5.1 I/O概述
2
5.2 简单I/O程序举例
3
5.3 中断系统
4
5.4 中断服务程序设计
AT89C52第5章PPT课件
pop DPL pop DPH pop ACC pop PSW
中断响应条件 CPU响应中断的条件主要有以下几点：
（1）设置中断请求触发 器( 又称中断标志触发器)
每个中断源需有一个中 断请求触发器, 保持中断请 求信号 ，直至CPU响应这 个中断后，才可清除中断请 求。
当中断请求触发器为
“1”状态时（Q=1），表 示有中断产生；Q=0表示没 有中断产生。
强迫中断 引起的中断都是随机。
人为设置的中断
人为设置的中断，不是随 机的，故称为自愿中断。
5．3．3 中断的分类
1. 可屏蔽中断（Maskable Interrupt）
INT
2. 非屏蔽中断（Non Maskable Interrupt）
NMI
3. 软件中断（Software Interrupt）
MCS-51 的中断程序设计举例
5．5 AT89C52对外部中断源的扩展
5.5.1 借用定时器/计时器溢出中断扩展外部中断源 （利用计数溢出，扩展中断源） 来自P3.4(T0)或P3.5(T1)引脚的 外部输入计数脉冲相当于中断请求信号
5.5.2 使用硬件申请软件查询法扩展外部中断源 （硬件申请，软件查询的方法）
MCS-51就是具有可屏蔽中断功能的一类CPU。
5.3.4 中断系统的功能
中断技术 –对中断全过程的分析、研究及实现的方法
中断系统 –包括中断源的产生、中断判优、中断查询、 中断处理等实现这一全过程的硬件和软件。
多中断源同 时发出中断 请求，CPU根 据中断的优 先级判断优 先执行的中 断请求。
当计算机用于实时控
制时，中断是一个十分 重要的功能。现场的各 个参数、信息，需要的 话可在任何时候发出中 断申请，要求CPU处理； CPU就可以马上响应 （若中断是开放的话） 加以处理。这样的及时 处理在查询的工作方式 是做不到的。
中断响应条件 CPU响应中断的条件主要有以下几点：
（1）设置中断请求触发 器( 又称中断标志触发器)
每个中断源需有一个中 断请求触发器, 保持中断请 求信号 ，直至CPU响应这 个中断后，才可清除中断请 求。
当中断请求触发器为
“1”状态时（Q=1），表 示有中断产生；Q=0表示没 有中断产生。
强迫中断 引起的中断都是随机。
人为设置的中断
人为设置的中断，不是随 机的，故称为自愿中断。
5．3．3 中断的分类
1. 可屏蔽中断（Maskable Interrupt）
INT
2. 非屏蔽中断（Non Maskable Interrupt）
NMI
3. 软件中断（Software Interrupt）
MCS-51 的中断程序设计举例
5．5 AT89C52对外部中断源的扩展
5.5.1 借用定时器/计时器溢出中断扩展外部中断源 （利用计数溢出，扩展中断源） 来自P3.4(T0)或P3.5(T1)引脚的 外部输入计数脉冲相当于中断请求信号
5.5.2 使用硬件申请软件查询法扩展外部中断源 （硬件申请，软件查询的方法）
MCS-51就是具有可屏蔽中断功能的一类CPU。
5.3.4 中断系统的功能
中断技术 –对中断全过程的分析、研究及实现的方法
中断系统 –包括中断源的产生、中断判优、中断查询、 中断处理等实现这一全过程的硬件和软件。
多中断源同 时发出中断 请求，CPU根 据中断的优 先级判断优 先执行的中 断请求。
当计算机用于实时控
制时，中断是一个十分 重要的功能。现场的各 个参数、信息，需要的 话可在任何时候发出中 断申请，要求CPU处理； CPU就可以马上响应 （若中断是开放的话） 加以处理。这样的及时 处理在查询的工作方式 是做不到的。
输入输出和中断技术优秀课件
接口的功能
设置I/O接口的必要性——I/O设备的多样性使 CPU与I/O设备交换信息比CPU与存储器交换信息 更为复杂，表现在：
1）I/O设备工作速度不同； 2）数据字长多样； 3）处理的信号不同 (模拟或数字信号、并行或串
行) ； 4）所需的控制信号不同。 I/O接口在它连接的CPU与I/O设备之间起转换作 用。
I/O单独编址
属性 统一编址
单独编址
应用 特点
motorola的M6800系列， 80X86 ,MCS96系列，
iMCS51系列
Z80系列
1.I/O端口相当于内存的一部分, 1.端口与存储器分别独立编
使内存容量减小
址，端口不占用内存空间
2.对I/O端口的读/写与对存储器 2.设有专门的 I/O指令对端 的读/写相同，所有可对内存操 口进行读写，内存操作的指 作的指令对I/O端口均可使用 令不能用于I/O端口 3.指令系统中不专设I/O指令
在PC/XT中采用的系统总线标准：PC总线。其中：AEN 引脚信号表示：当为高电平时，CPU让出总线控制权，给 DMA控制器掌管系统总线。
简单I/O接口
三态缓冲器 输入设备通过数据总线向CPU传送数据，首先需通过缓冲 器进行缓冲隔离，当CPU选通缓冲器时，才将数据送到数 据总线上，而其他的输入设备此时与总线隔离。
2、I/O传送方式
不同的传送方式适用不同的I/O设备、不同的工作 环境 ：
程序控制的输入与输出 中断控制的输入与输出 直接存储器访问方式（DMA）
程序控制的输入与输出
程序传送方式以CPU为中心，数据传送的控制来 自CPU，通过执行预先编制的输入/输出程序实现 数据传输。程序传送方式可分为无条件传送和查 询传送方式。
CH5 输入输出和中断技术
18
四、简单接口的应用举例
2、应用于连接 当开关K处于闭合状态 时，在LED数码管上显 示“0”；当开关K处于 断开状态时，在LED数 码管上显示“1”。程序 段如下所示：
QQ： MOV IN TEST MOV JZ MOV DISP：MOV OUT JMP DX，0FlH AL，DX AL，1 AL，3FH DISP AL，06H DX，0F0H DX，AL QQ
三、I/O端口地址的译码
译码：将CPU发出的地址信号转换成存储单元或I/O端 口的选通信号。
门电路或专门译码器译码； 全译码或部分译码法
对于8088/8086CPU的I/O译码，需注意： 8088/8086CPU I/O
（1）寻址范围： MEM：1MB（00000H~FFFFFH）A0~A19 I/O ：64KB（0000H~FFFFH） A0~A15 （2）读写控制信号： MEM：M/IO=“0”，RD、WR；MEMR、MEMW。 I/O ：M/IO=“1”，RD、WR；IOR、IOW。
6
两种编址方式的比较
采用统一编址方式：
优点： 对外设访问如同对存储单元访问，灵活性大； 无需专门的I/O指令，简化了指令系统的设计和I/O端口 译码电路的设计。 缺点： I/O端口地址占用了一部分存储空间，减少了内存可用 的地址范围； 指令上不易区分是对内存还是对I/O口操作。
采用独立编址方式：
7
程序段？ 程序段？
三、中断方式
外设需要与CPU进行信息交换时，向CPU提出请求， CPU暂停正在执行的程序，转去与CPU进行信息交换。 信息交换结束后，CPU返回执行被中断的程序。 优点： CPU效率高，实时性好，速度快 缺点： 程序编制较为复杂
26
四、DMA 传送方式
四、简单接口的应用举例
2、应用于连接 当开关K处于闭合状态 时，在LED数码管上显 示“0”；当开关K处于 断开状态时，在LED数 码管上显示“1”。程序 段如下所示：
QQ： MOV IN TEST MOV JZ MOV DISP：MOV OUT JMP DX，0FlH AL，DX AL，1 AL，3FH DISP AL，06H DX，0F0H DX，AL QQ
三、I/O端口地址的译码
译码：将CPU发出的地址信号转换成存储单元或I/O端 口的选通信号。
门电路或专门译码器译码； 全译码或部分译码法
对于8088/8086CPU的I/O译码，需注意： 8088/8086CPU I/O
（1）寻址范围： MEM：1MB（00000H~FFFFFH）A0~A19 I/O ：64KB（0000H~FFFFH） A0~A15 （2）读写控制信号： MEM：M/IO=“0”，RD、WR；MEMR、MEMW。 I/O ：M/IO=“1”，RD、WR；IOR、IOW。
6
两种编址方式的比较
采用统一编址方式：
优点： 对外设访问如同对存储单元访问，灵活性大； 无需专门的I/O指令，简化了指令系统的设计和I/O端口 译码电路的设计。 缺点： I/O端口地址占用了一部分存储空间，减少了内存可用 的地址范围； 指令上不易区分是对内存还是对I/O口操作。
采用独立编址方式：
7
程序段？ 程序段？
三、中断方式
外设需要与CPU进行信息交换时，向CPU提出请求， CPU暂停正在执行的程序，转去与CPU进行信息交换。 信息交换结束后，CPU返回执行被中断的程序。 优点： CPU效率高，实时性好，速度快 缺点： 程序编制较为复杂
26
四、DMA 传送方式
输入输出与中断课件
详细描述
输入输出接口是计算机与外部设备之间的连接器，它负责将外部设备的信号转换为计算机可以识别的格式，或将 计算机的信号传输给外部设备。常见的输入输出接口包括USB、HDMI、VGA等，它们支持多种设备的连接和数 据传输。
02
中断基础
中断定 义
中断：指在计算机执行程序的过程中，出现某些突发事件或 者异常情况，打断了原有的程序执行流程，转而去执行相应 的中断处理程序。
输入输出与中断的应用场景
在实时系统中，输入输出与中断 技术被广泛应用于数据采集、控
制和通信等方面。
在多媒体处理领域，输入输出与 中断技术用于音频、视频数据的
实时传输和处理。
在网络通信中，输入输出与中断 技术用于数据的发送和接收，保 证数据传输的实时性和可靠性。
输入输出与中断的发展趋势
随着云计算、物联网等技术的发展， 输入输出与中断技术将更加注重分布 式、异构环境下系统的实时性和可靠 性。
随着虚拟现实、增强现实等技术的发展，输入输 出与中断技术也将会在这些领域得到更广泛的应 用，为人们提供更加沉浸式的体验。
未来输入输出与中断技术的发展将呈现出多元化、 智能化、人性化、虚拟化等趋势，为计算机技术 的发展注入新的活力。
THANKS
感谢观看
中断处理程序是一种特殊的程序，它可以在任何时候被操作系统调用，以处理各种中断事件。
在中断编程中，我们需要了解中断的基本概念、中断处理程序的编写方法以及如何使用编程 语言提供的中断处理函数或库进行编程。
输入输出与中断的编程实例
• 下面是一个简单的C语言程序，它演示了如何使用 输入输出函数和中断处理函数来实现一个简单的 计算器程序
3
scanf("%d %c %d", &num1, &op, &num2);
输入输出接口是计算机与外部设备之间的连接器，它负责将外部设备的信号转换为计算机可以识别的格式，或将 计算机的信号传输给外部设备。常见的输入输出接口包括USB、HDMI、VGA等，它们支持多种设备的连接和数 据传输。
02
中断基础
中断定 义
中断：指在计算机执行程序的过程中，出现某些突发事件或 者异常情况，打断了原有的程序执行流程，转而去执行相应 的中断处理程序。
输入输出与中断的应用场景
在实时系统中，输入输出与中断 技术被广泛应用于数据采集、控
制和通信等方面。
在多媒体处理领域，输入输出与 中断技术用于音频、视频数据的
实时传输和处理。
在网络通信中，输入输出与中断 技术用于数据的发送和接收，保 证数据传输的实时性和可靠性。
输入输出与中断的发展趋势
随着云计算、物联网等技术的发展， 输入输出与中断技术将更加注重分布 式、异构环境下系统的实时性和可靠 性。
随着虚拟现实、增强现实等技术的发展，输入输 出与中断技术也将会在这些领域得到更广泛的应 用，为人们提供更加沉浸式的体验。
未来输入输出与中断技术的发展将呈现出多元化、 智能化、人性化、虚拟化等趋势，为计算机技术 的发展注入新的活力。
THANKS
感谢观看
中断处理程序是一种特殊的程序，它可以在任何时候被操作系统调用，以处理各种中断事件。
在中断编程中，我们需要了解中断的基本概念、中断处理程序的编写方法以及如何使用编程 语言提供的中断处理函数或库进行编程。
输入输出与中断的编程实例
• 下面是一个简单的C语言程序，它演示了如何使用 输入输出函数和中断处理函数来实现一个简单的 计算器程序
3
scanf("%d %c %d", &num1, &op, &num2);
实验五-输入输出与中断
实验报告课程名称：汇编语言程序设计实验题目：输入输出与中断学院：计算机学院专业：计算机科学与技术学生姓名：指导教师：日期： 2011.5实验四：输入输出与中断一．实验目的1．掌握在DOS中对屏幕和键盘中断的调用方法。
2．了解对文件的基本操作的编程方法。
3．掌握利用文件句柄进行文件的操作方法。
二．实验要求1．Windows操作系统并具有命令提示符操作界面的计算机，且系统内安装有汇编语言编程环境。
2．在开始本实验之前，复习教科书的相关内容，并预先写出相应的源程序。
3．通过DEBUG上机调试，注意观察，并记录下现象。
三．实验内容4．1 显示器I/O程序设计（二选一）A．光标移动1．本实验要求显示器工作于80*25字符显示模式。
2．清屏并将光标定位在屏幕的中间位置。
3．用w、s、a、d四个键分别控制光标的上下左右移动：按w键向上移动光标，按s键向下移动光标，按a 键向左移动光标，按d键向右移动光标。
4．光标位于屏幕边界时能够正确回转。
例如当光标移动到右边界，再按d 键时，光标应出现在屏幕的左边界；当光标出现在上边界，继续向上移动时，光标应出现在屏幕的下边界。
5．按空格键（20h）结束整个程序。
程序源代码：CODE SEGMENTASSUME CS:CODEBEGIN: MOV AH, 6MOV AL, 0MOV CH, 0MOV CL, 0MOV DH, 24MOV DL, 79MOV BH, 7INT 10HP1: MOV AH, 2MOV DH, 12MOV DL, 40MOV BH, 0INT 10HMOV CX, 20G1: MOV AH, 7INT 21HCMP AL, 20HJZ EXITCMP AL, 73H ;sJZ MOVDOCMP AL, 77H ;wJZ MOVUPCMP AL, 61H ;aJZ MOVLECMP AL, 64H ;d64HJZ MOVRIjmp G1MOVUP: MOV AH, 3INT 10HDEC DHCMP DH, 0JG NEXT1MOV DH, 24NEXT1: MOV AH, 2MOV BH, 0INT 10HJMP G1MOVDO: MOV AH, 3 INT 10HINC DHCMP DH, 24JBE NEXT2MOV DH, 0NEXT2: MOV AH, 2MOV BH, 0INT 10HJMP G1MOVLE: MOV BH, 0MOV AH, 3INT 10HDEC DLCMP DL, 0JG NEXT3MOV DL, 79NEXT3: MOV AH, 2MOV BH, 0INT 10HJMP G1MOVRI: MOV BH, 0MOV AH, 3INT 10HINC DLCMP DL, 79JBE NEXT4MOV DL, 0NEXT4: MOV AH, 2MOV BH, 0INT 10HJMP G1EXIT: MOV AH, 4CHINT 21HCODE ENDSEND BEGIN程序结果截图：4．2 文件系统（二选一）A．屏幕保存1．编制一个源程序，该程序可将当前屏幕的内容保存到文件screen.dmp中。
(第5章)输入输出系统之中断
转移到中断服务子 程序
保存CPU现场、保存PC 设备服务
恢复现场
中断类型： 按中断处理方法分类： 程序中断：主机响应中断请求后 ，通过执 行一段程序来处理有关的事宜。 简单中断：主机响应中断请求后，不需要 执行服务程序，而是让出一个或几个主存 周期，使I/O设备和主存直接交换数据 。
1 控制 10 0 BS 1 2
动作开始
IM 7
IR
EI 5 9
RD
4
动作结束
6
3
公用寄存器
8 PC IR
数据缓冲寄存器
传送数据
中断向量逻辑
设备选择
若CPU不在进行中断处理时(即在执行主程 序)，则优先权失效信号为高电平，当有任一中 断源请求中断时，都能通过与门2，发出INTR信 号。 这样的优先权电路，如何能做到转入优先 权最高的外设的服务程序的入口呢?当外设的个 数≤8时，则它们公用一个产生中断矢量的电路， 它有三位由比较器的编码A2A1A0供给，就能做 到不同的编码转入不同的入口地址。
3）中断响应（续）
CPU中断响应时，要做下述几项工作：
对INTR，向中断源发出INTA中断响应信号; 自动关中断,即IF=TF=0(关可屏蔽中断和单步中断) ； 断点保护，包括CS、IP和FLAGS。主要是保证中断 结束后能返回被中断的程序----PUSH CS/IP/FLAGS 获得中断服务程序首地址（入口）---JMP CS’:IP’ 如何得到中断处理程序的首地址？ 固定入口法----MCS-51单片机中 中断向量法——常用, 如: X86中
一、课题的引入
实际场景与计算机场景的比较
实际场景
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【大学课件】MCS51单片机的输入输出通道接口与中断PPT
串行口
MIDI/游戏接口
PS2键盘
麦克风/音箱 /线入接口 USB
千兆网
1394a
1394
显示器接口
40
2、 接口软件（设备驱动程序）
初始化程序：设置接口工作方式及初始条件。 传送方式处理程序：CPU针对不同的I/O设备采用不同 的处理方式。如设置中断向量等。 主控程序：完成接口任务的程序。 程序终止与退出程序：对接口电路硬件保护及操作系 统中数据恢复。 辅助程序：提供人-机对话手段。
●按通用性分：专用接口、通用接口。
专用接口：CRT显示控制器、键盘、软盘、DMA控制器等。 通用接口：ISA、PCI接口，串口、并口、USB接口等。
●按可编程分：可编程接口、不可编程接口
可编程接口：在不改动硬件的情况下，用户只要修改初始化 程序就可以改变接口工作方式。接口灵活性、可扩充性好 。 可编程接口电路要用可编程接口芯片设计。常用可编程接口 有并口8255、8253，串口8250、8251，中断8259等。
第5章 MCS-51单片机的输入/输出 与中断
计算机基本输入/输出接口概述
• 计算机在实际应用中，程序、数据或从现场 采集到的各种信号要通过输入设备送到计算机中 去处理。计算机处理后的结果或各种控制信号要 输出到输出装置或执行机构，以便显示、打印或 实现各种控制动作。常用的输入装置有键盘和各 种现场采集装置；输出装置有打印机、显示器和 现场执行机构。
接口电路的内部结构
1、 接口硬件
数据输入寄存器 （or 三态门） 数据输出寄存器 （锁存器） 状态寄存器 （or 三态门） 状态线
AB
译码 电路
数据线
接 主 机
DB
CB
控制 逻辑
接 外 设
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8
外设与CPU是通过接口连接
CPU
接口
外设1
接口
外设2
地址总线 AB 数据总线 DB 控制总线 CB
9
5.1.2 输入/输出传送的信息
数据信息
二进制形式表示的数或以ASCⅡ码表示 的数或字符 。
数字量
模拟量必须先经过A/D转换才能输入计
模拟量 开关量
状态信息
算机，计算机的控制输出也必须先经过D/A 转换才能控制执行机构。
第五章 输入/输出和中断
5.1 输入/输出的基本概念 5.2 输入/输出数据的传送方式 5.3 中断技术 5.4 MCS-51的中断系统 5.5 MCS-51对外部中断源的扩展
1
5.1 输入/输出的基本概念
5.1.1 5.1.2 5.1.3 5.1.4
输入/输出设备 输入/输出传送的信息 输入/输出接口的作用及其类型 I/O端口的编址方式
2
5.2 输入/输出数据的传送方式
5.2.1 无条件传送方式 （又称同步传送）
5.2.2 查询式传送方式 （又称条件传送——异步传送） 5.2.3 中断传送方式 5.2.4 DMA传送方式
3
5.3 中断技术 5.3.1 中断的定义及必要性 5.3.2 中断源 5.3.3 中断的分类 5.3.4 中断系统的功能 5.3.5 中断处理过程
一个外设通常需要一个I/O接口（CPU和外设间 的I/O接口芯片），而一个接口需要有多个I/O端 口。一个外设往往要有几个端口地址，CPU寻址的 是I/O端口，而不是I/O接口和笼统的外设。CPU通 过I/O端口地址就可对端口中信息进行读写，来实现 和外设交换信息。
16
接口与端口
接口：由一个或多个端口组成。 端口：可被独立选通的I/O接口电路，简称口。 端口地址：端口在系统中被分配的惟一地址，简称口地址。 端口可分为：
5.5.1 借用定时器/计时器溢出中断扩展外部中断源 （P160 利用计数溢出，扩展中断源） 来自P3.4(T0)或P3.5(T1)引脚的 外部输入计数脉冲相当于中断请求信号
5.5.2 使用硬件申请软件查询法扩展外部中断源 （P161 硬件申请，软件查询的方法）
6
5.1.1 输入/输出设备
输入/输出设备简称I/O设备（Input/Output Device）， 是输入设备和输出设备的合称。它的命名是相对主机（包 括CPU和主存储器）而言的。向主机输送信息的设备叫做 输入设备；接收主机信息的设备称为输出设备。
4
5.4 MCS-51的中断系统
MCS-51 的中断系统的结构 5.4.1 MCS-51的中断源和中断标志 5.4.2 MCS-51对中断请求的控制 5.4.3 MCS-51对中断的响应和撤除 5.4.4 MCS-51中断系统的初始化及应用
MCS-51 的中断程序设计举例
5
5.5 MCS-51对外部中断源的扩展
14
输入接口电路——隔离作用
输入接口中必须含三态门
DB 读选通信号 输入允许
接口电路 (三态门)
....... 输入数据
接口电路 (三态门)
....... 输入数据
防止信息重叠
15
改变信号的性质
CPU与外设间交换的信息有状态信息、控制信 息和数据信息三类，这三类不同性质的信息，必须 分别传送。为了使他们相互区分开，他们必须有自 己的不同端口地址。
只要用一位二进制数即可表示的量，如 电机的运转与停止，开关的合与断，阀门的
表征外设状态 打开和关闭等。
控制信息
控制外设启停
在输入时，输入装置的信息是否准 备好（Ready）；
在输出时 ，输出装置是否有空 （Empty），若输出装置正在输出信息， 则以Busy指示。
10
5.1.3 输入/输出接口的作用及其类型
CPU输入/输出的数据和控制信号是TTL电平（小 于0.6V表示“0”信号，大于3.4V表示“1”信号），而
输入端口——CPU从中读取外设的状态或数据信息 输出端口——CPU通过它输出控制信号或数据信息 状态端口——CPU从中读取外设的状态信息 控制端口——由CPU控制输出控制信号 数据端口 ——可以是输入数据端口或输出数据端口 I/O信息都是通过数据总线传递的。
17
实现数据传输方式和电平的变换
数据在CPU内部传送是并行的，而有些外部设备 （磁盘机、通信系统）中的数据传送是串行的。I/O 接口电路具有能把串行数据传送变换成并行数据传 送，或把并行数据传送变换成串行数据传送的功能。
因为I/O设备在主机的外面，所以又把I/O设备称为 外部设备（简称外设），依据功能的不同，外设可 分为三类。
7
5.1.1 输入/输出设备
输入设备： 常用的输入设备：
键盘、鼠标、扫描仪、读卡机等
输出设备 常用的输出设备：
显示器、打印机、绘图仪等
外存储器
功能：存储主存储器暂时不用的系统软件和应用软件 常用的外存储器： 软磁盘、硬磁盘、磁鼓、磁带和光盘等
接口电路的作用
实现与不同外设的速度匹配
防止由于CPU速度快，外设慢而产生的丢数现象
实现与外设的隔离
防止DB上的信息重叠
改变信号的性质
把CPU和外设之间所传信息都作行信息类型、电平、传送接收方 式变换
11
实现与不同外设的速度匹配
不同外设的工作速度差别很大，但大多数外设的 速度很慢，无法与微秒级的CPU相媲美。CPU和外 设间的数据传送方式共有无条件、查询式、中断和 DMA四种，不论采取哪种传送方式，所设计的接口 电路本身必须实现CPU和外设间工作速度的匹配。 通常，输出接口电路中，需设置一个数据锁存器， 将CPU输出的数据先放置在数据锁存器中锁存，然 后再由外设慢慢地进行处理。
12
输出接口电路——锁存作用
输出接口中必须含锁存器
DB
锁存信号 写选通
接口电路 (锁存器)
....... 输出数据
来自CPU
速度匹配
13
实现与外设的隔离
CPU与外设之间的信息交换和CPU与存储器之 间的信息交换一样，都是通过CPU的数据总线来完 成的。因为，外部设备和存储器都不允许长期占用 数据总线，而仅允许被选中的设备在读写周期时享 用数据总线。通过输入接口电路，可使每个设备的 信息仅在CPU发来的“允许信号”有效期间将数据 ID7~ID0与总线D7~D0接通，在其他时间该接口与 总线相连接的线处于高阻浮空状态，起到与总线隔 离的作用。
外设与CPU是通过接口连接
CPU
接口
外设1
接口
外设2
地址总线 AB 数据总线 DB 控制总线 CB
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5.1.2 输入/输出传送的信息
数据信息
二进制形式表示的数或以ASCⅡ码表示 的数或字符 。
数字量
模拟量必须先经过A/D转换才能输入计
模拟量 开关量
状态信息
算机，计算机的控制输出也必须先经过D/A 转换才能控制执行机构。
第五章 输入/输出和中断
5.1 输入/输出的基本概念 5.2 输入/输出数据的传送方式 5.3 中断技术 5.4 MCS-51的中断系统 5.5 MCS-51对外部中断源的扩展
1
5.1 输入/输出的基本概念
5.1.1 5.1.2 5.1.3 5.1.4
输入/输出设备 输入/输出传送的信息 输入/输出接口的作用及其类型 I/O端口的编址方式
2
5.2 输入/输出数据的传送方式
5.2.1 无条件传送方式 （又称同步传送）
5.2.2 查询式传送方式 （又称条件传送——异步传送） 5.2.3 中断传送方式 5.2.4 DMA传送方式
3
5.3 中断技术 5.3.1 中断的定义及必要性 5.3.2 中断源 5.3.3 中断的分类 5.3.4 中断系统的功能 5.3.5 中断处理过程
一个外设通常需要一个I/O接口（CPU和外设间 的I/O接口芯片），而一个接口需要有多个I/O端 口。一个外设往往要有几个端口地址，CPU寻址的 是I/O端口，而不是I/O接口和笼统的外设。CPU通 过I/O端口地址就可对端口中信息进行读写，来实现 和外设交换信息。
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接口与端口
接口：由一个或多个端口组成。 端口：可被独立选通的I/O接口电路，简称口。 端口地址：端口在系统中被分配的惟一地址，简称口地址。 端口可分为：
5.5.1 借用定时器/计时器溢出中断扩展外部中断源 （P160 利用计数溢出，扩展中断源） 来自P3.4(T0)或P3.5(T1)引脚的 外部输入计数脉冲相当于中断请求信号
5.5.2 使用硬件申请软件查询法扩展外部中断源 （P161 硬件申请，软件查询的方法）
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5.1.1 输入/输出设备
输入/输出设备简称I/O设备（Input/Output Device）， 是输入设备和输出设备的合称。它的命名是相对主机（包 括CPU和主存储器）而言的。向主机输送信息的设备叫做 输入设备；接收主机信息的设备称为输出设备。
4
5.4 MCS-51的中断系统
MCS-51 的中断系统的结构 5.4.1 MCS-51的中断源和中断标志 5.4.2 MCS-51对中断请求的控制 5.4.3 MCS-51对中断的响应和撤除 5.4.4 MCS-51中断系统的初始化及应用
MCS-51 的中断程序设计举例
5
5.5 MCS-51对外部中断源的扩展
14
输入接口电路——隔离作用
输入接口中必须含三态门
DB 读选通信号 输入允许
接口电路 (三态门)
....... 输入数据
接口电路 (三态门)
....... 输入数据
防止信息重叠
15
改变信号的性质
CPU与外设间交换的信息有状态信息、控制信 息和数据信息三类，这三类不同性质的信息，必须 分别传送。为了使他们相互区分开，他们必须有自 己的不同端口地址。
只要用一位二进制数即可表示的量，如 电机的运转与停止，开关的合与断，阀门的
表征外设状态 打开和关闭等。
控制信息
控制外设启停
在输入时，输入装置的信息是否准 备好（Ready）；
在输出时 ，输出装置是否有空 （Empty），若输出装置正在输出信息， 则以Busy指示。
10
5.1.3 输入/输出接口的作用及其类型
CPU输入/输出的数据和控制信号是TTL电平（小 于0.6V表示“0”信号，大于3.4V表示“1”信号），而
输入端口——CPU从中读取外设的状态或数据信息 输出端口——CPU通过它输出控制信号或数据信息 状态端口——CPU从中读取外设的状态信息 控制端口——由CPU控制输出控制信号 数据端口 ——可以是输入数据端口或输出数据端口 I/O信息都是通过数据总线传递的。
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实现数据传输方式和电平的变换
数据在CPU内部传送是并行的，而有些外部设备 （磁盘机、通信系统）中的数据传送是串行的。I/O 接口电路具有能把串行数据传送变换成并行数据传 送，或把并行数据传送变换成串行数据传送的功能。
因为I/O设备在主机的外面，所以又把I/O设备称为 外部设备（简称外设），依据功能的不同，外设可 分为三类。
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5.1.1 输入/输出设备
输入设备： 常用的输入设备：
键盘、鼠标、扫描仪、读卡机等
输出设备 常用的输出设备：
显示器、打印机、绘图仪等
外存储器
功能：存储主存储器暂时不用的系统软件和应用软件 常用的外存储器： 软磁盘、硬磁盘、磁鼓、磁带和光盘等
接口电路的作用
实现与不同外设的速度匹配
防止由于CPU速度快，外设慢而产生的丢数现象
实现与外设的隔离
防止DB上的信息重叠
改变信号的性质
把CPU和外设之间所传信息都作行信息类型、电平、传送接收方 式变换
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实现与不同外设的速度匹配
不同外设的工作速度差别很大，但大多数外设的 速度很慢，无法与微秒级的CPU相媲美。CPU和外 设间的数据传送方式共有无条件、查询式、中断和 DMA四种，不论采取哪种传送方式，所设计的接口 电路本身必须实现CPU和外设间工作速度的匹配。 通常，输出接口电路中，需设置一个数据锁存器， 将CPU输出的数据先放置在数据锁存器中锁存，然 后再由外设慢慢地进行处理。
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输出接口电路——锁存作用
输出接口中必须含锁存器
DB
锁存信号 写选通
接口电路 (锁存器)
....... 输出数据
来自CPU
速度匹配
13
实现与外设的隔离
CPU与外设之间的信息交换和CPU与存储器之 间的信息交换一样，都是通过CPU的数据总线来完 成的。因为，外部设备和存储器都不允许长期占用 数据总线，而仅允许被选中的设备在读写周期时享 用数据总线。通过输入接口电路，可使每个设备的 信息仅在CPU发来的“允许信号”有效期间将数据 ID7~ID0与总线D7~D0接通，在其他时间该接口与 总线相连接的线处于高阻浮空状态，起到与总线隔 离的作用。