吉林大学远程教育课件 微机原理及应用 chap6

6.5
8259A的引线及内部结构


中断请求寄存器IRR：寄存所有IR输入线输入的中断请求信号，即保存正在请求服 务的中断级 中断服务寄存器ISR：保存当前被CPU服务的中断级，也就是记录正在被处理的中断 请求 中断屏蔽寄存器IMR：对各中断源的中断请求信号（IRO～IR7）实现开关控制
0F0H
510Ω ×8 74LS138 ≥1 G2A 10KΩ Y0
总
D0
X1: MOV DX, 0F1H IN AL, DX TEST AL, 1 MOV AL, ‘0’代码 JZ X2 MOV AL, ‘1’代码 X2: MOV DX, 0F0H OUT DX, AL JMP X1
线
0F1H
Y1 G2B C B A ≥1
C
K
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微机原理及应用
(第二十九讲)
主讲人 : 赵宏伟
学 时：64
6.3

输入输出的控制方式

I/O控制方式有四种：无条件传送方式、查询方式、中 断方式、DMA控制方式 无条件传送方式：CPU可在任何时刻与I/O设备交换数 据，对CPU而言，I/O设备总是处于准备就绪状态 查询方式：CPU通过查询I/O设备的状态，断定哪个设 备需要服务，然后转入相应的服务程序 中断方式：当I/O设备需要CPU为其服务时，可以发生 中断请求信号INTR，CPU接到请求信号后，中断正在执 行的程序，转去为该设备服务，服务完毕，返回原来 被中断的程序并继续执行 直接存储器存取（DMA）方式：在DMA控制器的管理下， I/O设备和存储器直接交换信息，而不需要CPU介入
0E0H ～ 0FFH


比较器比较法：利用数码比较器把地址线上的地址同预定的地址相 比较，进而确定地址是否相符。如果比较后两个地址相等，则表示 地址总线送来的端口地址就是该端口的地址 I/O数据的传送方式：并行传送、串行传送
+5V

三态门作为输入接口
74LS244 I0 K0 I1
D0～D7
DO0 ～ DO7
K1 I2 K2 I3 K3
IOR I4 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A15 A10 A11 A12 A13 A14 I5 K5 I6 K6 I7 K7 K4
E1 ?1 E2
系 统 总 线 信 号
6.2
简单接口电路（1）
+ 5V
6.2 简单接口 电路（2）
系 统
74LS273 D0 D0 Q0 Q1 + 5V
1
~
~
D7 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 IOW A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15
D7
…
&

74LS273 作为 输出接口
总 线 信 号
Q6
≥1
CP Q7
1
&
D0
D0 Q0 Q1
~
~
6.2 简单接 口电路 （3）
D7 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7

N
2 号外设 准备就绪？
Y
对 2 号外设服务
N
3 号外设 准备就绪？
Y
对 3 号外设服务
N
n 号外设 准备就绪？
Y
对 n 号外设服务
N
6.3
中断方式与直接存储器存取方式
中断方式：CPU对一个随机的请求进行处理的过程 中断方式解决了快速的CPU与慢速外设之间的矛 盾，实现了信息的实时处理，提高了计算机使用 效率 DMA方式：即直接存储器存取方式，是一种不需 要CPU干预也不需要软件介入的高速数据传送方 式 CPU只是启动DMA过程，但是不干预这一过程， 整个DMA过程是由硬件自动完成的，也不需要软 件的介入 在DMA控制器的控制下，外设和存储器利用数据 总线直接进行数据交换
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微机原理及应用
(第三十六讲)
主讲人 : 赵宏伟
学 时：64
6.5

可编程中断控制器8259A
8259A是中断管理芯片 8259A的主要功能为： 1．具有8级优先权控制，通过芯片级联可扩 展至64级优先权控制 2．每一级中断均可通过编程屏蔽或允许 3．在中断响应周期可提供相应的中断类型号 4．有多种工作方式，可通过编程选择 5．可与CPU直接连接，不需外加硬件电路
IRQ7 N 中断返回
Y
中断源 7 的中断服务程序
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微机原理及应用
(第三十三讲)
主讲人 : 赵宏伟
学 时：64
6.4
中断响应


中断响应条件： 1.外部设备有中断请求 2.CPU自身允许中断 3.没有更高级的中断正在被服务 4.CPU在每条指令结束后响应中断 在中断响应周期，硬件自动完成一些必要的操作： 1.关中断 2.保护断点 3.将中断服务程序的入口地址送入程序计数器，从而 实现转入相应的中断服务程序
D7
74LS374
D0
D0 D0
~
~
&
Q6 Q7 CP OE
D7
D7 D1
74LS374
外 设 数 据
…
A0
译 码 电 OE D7
~
A15 IOR
74LS374作为 输入和输出 接口
A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 IOW 1 1 1 74LS374 用作 输出接口
&
≥1
路 由外设 提供选 通脉冲
74LS374 用作 输入接口
a b c d e
74LS273 7406
f g
+5V
6.2
简单接口 应用
例:开关K按下显示 “0”，抬起显示 “1”。
Q0 D0 D0 Q1
1 1 1 1 1 1 1 1
~
D7
~
D7 Q2 Q3 Q4 ≥1 CP Q5 Q6 Q7
系
IOW
统
A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 IOW &
6.3
+5V
无条件传送方式
D0
10KΩ
无条件传送方式 又称同步方式， 是最简单的一种 I/O控制方式 多用于CPU与低 速接口之间的信 息交换。如开关、 继电器、LED显 示器，它们总是 被认为处于“待 命”状态

K
A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15
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微机原理及应用
(第二十七讲)
主讲人 : 赵宏伟
学 时：64
第6章

输入输出和中断技术
输入输出接口
6.1
存储器映象方式

I/O接口的编址方式：I/O映象方式和存储器映象方式 把一个I/O端口看作是一个存储单元，相当于给每一个I/0端口分 配一个存储器地址 优点：指令丰富，I/O端口空间大，寻址的控制逻辑比较简单 缺点：内存空间相对减少，地址译码电路比较复杂，存储器操作 指令字节长，降低了I/O操作速度。分析程序困难 I/O端口空间与存储器空间各自独立，互不干涉 优点：I/O空间与存储器空间可分开设计，采用单独的I/O指令， 程序清晰。I/O地址线较少，所以译码电路简单。I/O指令格式短， 执行时间快
6.4
中ห้องสมุดไป่ตู้申请


中断申请是由中断源发出的请求服务的信号 中断源：能够发出中断请求信号的来源 中断源通常有如下几种： 1.一般的I/O设备，如键盘、打印机等。 2.实时时钟及过程多数，如时钟电路、A/D转换等。 3.故障源，包括硬件故障及软件故障，如电源掉电、 存储器故障、运算溢出等。 4.软件设置中断源，如在程序中用中断指令而产生 的中断。 中断源能够产生中断申请信号有两个条件： 1.中断源自身工作已经“准备就绪” 2.CPU允许该中断源申请中断
I/O映象方式

6.1
I/O端口地址的译码

常见的端口地址选择方法有三种：门电路组合法、译码器译码法、 比较器比较法 译码器译码法：利用译码器芯片对地址进行译码，PC/XT系统板上接 口芯片端口地址译码采用一个74LS138译码电路，其地址范围依次是：
8237 8259 8253 8255 DMA页面寄存器 NMI屏蔽寄存器 保留 保留 000H 020H 040H 060H 080H 0A0H 0C0H ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ 01FH 03FH 05FH 07FH 09FH 0BFH 0DFH
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微机原理及应用
(第三十五讲)
主讲人 : 赵宏伟
学 时：64
6.4
8086／8088的中断系统（1）

8088可以处理256种不同类型的中断，类型号为0～255 8088的中断分为内部中断和外部中断两大类 外部中断：由CPU外部引起的中断，需要外设产生一个信号来通知 CPU，包括非屏蔽中断NMI和可屏蔽中断INTR 内部中断：由CPU状态的改变或执行中断指令而产生的中断，它不 受IF的控制，主要用于功能调用、程序调试和意外情况处理 内部中断包括四类：除法错中断、单步中断、溢出中断、软件中断
IOR ≥1
≥1
＆
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微机原理及应用
(第三十讲)
主讲人 : 赵宏伟
学 时：64
6.3
开始
查询方式（1）
取外设状态



查询方式是有条件的传送控制方式 所谓查询，就是询问外部设备的工 作状态，通过这一状态来判定外设 是否已具备了与CPU交换数据的条件 程序查询方式的硬件接口部分应包 括数据端口，状态端口，端口选择 及控制逻辑等三个部分 程序对每个I/O设备的查询，是通过 检查该设备的状态标志来实现的 查询方式特点：I/O操作由CPU启动， 即CPU是主动的而I/O是被动的，所 有的传送都是与程序的执行同步的
N
外设准备 就绪否？
Y
传送数据
传送完否？
N
Y
结束
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微机原理及应用
(第三十一讲)
主讲人 : 赵宏伟
学 时：64
6.3
查询方式（2）
1 号外设 准备就绪？
Y
对 1 号外设服务
对多个外设的 查询 最简单的查询 方法是用输入 指令IN逐个读 取I/O设备的 状态标志，并 对状态标志进 行相应的测试
6.4
中断排队
在中断系统中，根据中断源的轻重缓急，为每一个中 断源规定了一个服务优先级别，这就是所谓的中断优 先级，或叫中断优先权 中断优先权排队一般有两种方法，即软件查询法和硬 件排队法 软件查询法：用软件查询中断源，根据查询的顺序先 后来确定中断源的优先级。先查询的优先级就高，后 查询的优先级就低，只要改变查询次序，就可以改变 中断源的中断优先级 硬件排队法：用硬件判优逻辑电路来确定申请中断中 的最高优先级，系统中各中断源的优先级别是由它们 在判优电路中的位置决定的
不可屏蔽中断请求 NMI INTR 中 断 逻 辑 INT IR0 IR1 IR2 IR3 IR4 除法 出错 INTn 指令 INT0 指令 单步 TF=1 8259A IR5 IR6 IR7
8086/8088
… OF …
图 2.3.1
TF
…
IF
8088 中断源
6.4
8086／8088的中断系统（2）

吉林大学远程教育课件
微机原理及应用
(第三十二讲)
主讲人 : 赵宏伟
学 时：64
6.4

中断技术
中断：指当CPU检测到某种服务请求后， 暂时中止现行程序而转去执行一个特定 的中断服务程序，当中断服务程序执行 完毕后，返回到原来程序的中断处继续 执行 中断过程一般包括五个方面，即中断申 请、中断排队、中断响应、中断服务和 中断返回


内部中断与外部中断的主要区别： 1．外部中断需要从数据总线上读取中断类型码，而内 部中断的中断类型码是指令的一部分 2．外部中断受中断允许触发器IF的控制，而内部中断 不受IF的控制 3．内部中断的优先级别比外部中断要高（除单步中断 以外） 中断源的优先级别由高到低顺序：内部中断、NMI、 INTR、单步中断 中断向量表：中断服务程序的入口地址表 每个中断服务程序的入口地址都有2个字节的段地址和2 个字节的段内偏移量共4个字节组成，共有256个中断源， 所以中断向量表共占用256×4=1024字节空间，并且从存 储器地址的最低端开始存放（即地址00000H～003FFH）

6.4
优先权软件查询硬件电路
CPU
D0 ~ D 7
并 行 输 入 接 口
中断 请求 寄存器
IRQ0 IRQ1 IRQ2 IRQ3 IRQ4 IRQ5 IRQ6 IRQ7
INTR
≥1
6.4
断点保护
优先权
IRQ0 Y 中断源 0 的中断服务程序
软件 查询 程序 流程
N IRQ1 N Y 中断源 1 的中断服务程序
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微机原理及应用
(第三十四讲)
主讲人 : 赵宏伟
学 时：64
6.4
中断响应


中断响应条件： 1.外部设备有中断请求 2.CPU自身允许中断 3.没有更高级的中断正在被服务 4.CPU在每条指令结束后响应中断 在中断响应周期，硬件自动完成一些必要的操作： 1.关中断 2.保护断点 3.将中断服务程序的入口地址送入程序计数器，从而 实现转入相应的中断服务程序