微机原理 第七章 中断技术

总线 主设备 (CPU)
I/O 接口
总 线wk.baidu.com
数据 状态 命令/ 控制 外 设
图 7.1
I/O接 口 在 系 统 中 的 位 置
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一、I/O接口的重要作用（续）
◎ I/O接口：连接外设与总线之间的逻辑电路的总
称。即总线主设备与外设之间的桥梁。 ♦ 通过I/O接口，总线与外设可以交换数据，主设备可以控
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四、CPU与 I/O 端口之间传送信息的方式（续）
◎DMA传送方式
DMA （Direct Memory Access）传送方式又称直接存储器
制该I/O口的工作（向I/O口写入命令）；监测与管理I/O口的 工作状态；必要时，I/O口还可产生中断请求。
♦ 主设备与外设交换数据还存在以下问题需要解决：
• 速度不匹配 • 信号电平不匹配（TTL, CMOS, RS-232等） • 信号格式不匹配（并行、串行、模拟、数字等） • 时序不匹配（外设有自己的定时与控制逻辑）
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微机系统中的各种I/O接口
内存 CPU 内存接口 电源
系统总线
输入接口
输出接口
通信接口
过程控制接口
外存接口
智能仪器接口
键盘 光笔 数字化仪 声音输入 图形输入
打印机 显示器 绘图仪 记录仪
终端 MODEM 电传机 通信 仪表
ADC DAC 开关量 输入 /输 出
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四、CPU与 I/O 端口之间传送信息的方式（续）
传 送 C P U 外 设 查 询 等 待 I / O 工 作 传 送 查 询 等 待 I / O 工 作 传 送
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图 7 . 5查 询 传 送 方 式 下 C P U 与 外 设 工 作 过 程 示 意 图
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图7.3 无条件传送的输入方式
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四、CPU与 I/O 端口之间传送信息的方式（续）
◎程序查询传送方式 读I/O端口状态信息，若准备就绪，就输入或输出， 否则，就继续查询等待。显然，该方式CPU的大部分时 间都用在了查询和等待了，所以传送效率不高。 下图是一个查询输入的接口电路。其查询程序如下：
wait1: mov dx,stport in al,dx test al,80h ;当ready=1,数据已准备好。 jz wait1 ;当ready=0,数据未准备好。 mov dx,dtport ; 准备好，读端口数据 in al,dx
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四、CPU与 I/O 端口之间传送信息的方式（续）
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四、CPU与 I/O 端口之间传送信息的方式
◎无条件传送
电路简单，CPU访问时总认为I/O已准备好。下面是一个无条 件传送的输入方式电路：
数据总线 来自外设 数据 三态 缓冲器 地址总线 A0~A9 Y AEN IOR
地址 译码器
图中，AEN是地址 允许信号。 当AEN=0由CPU控制 总线； 当AEN=1时，由DMA 控制总线。 CPU读三态缓冲器时 总认为数据已准备就绪
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三、I/O 端口的编址方式
● I/O 端口: 把I/O接口电路中能被CPU直接访问的寄 存器或某些特定器件称之为端口（Port）。I/O接口中 常设有数据口、命令口和状态口。 ● I/O端口的编址方式
• 与存储器统一编址（或存储器映射方式） 优点：指令多且齐全；端口空间大。 缺点：指令长且慢；占用内存空间。 • I/O 独立编址 优点：指令短（设有单独的I/O指令）执行快；不占内存 空间；程序易读。 缺点：端口空间小；需要单独的I/O读、写信号。
• 中断控制器8259A（内部结构，工作原理，工作方式及编 • PC XT/AT机中的外部中断逻辑
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第一节
I/O 接口
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一、I/O 接口的重要作用
• 输入和输出设备是计算机系统的重要组成部分。外设与计算 机主机连接是通过各种I/O接口实现的。所以，I/O接口在系 统中起着重要的桥梁作用。如图：
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四、CPU与 I/O 端口之间传送信息的方式（续）
◎中断传送方式
该方式可大大提高CPU的工作效率。 该方式是：当外设要求CPU交换数据时，可向CPU 发出中断请求，CPU在执行完当前指令后，即可中 断 当前任务的执行，根据中断源提供的中断类型号， 转入相应的中断处理程序，以实现对外设的数据传 送和管理。 该方式可实现CPU和外设并行工作。
第七章 中断技术
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本章的主要内容
本章主要介绍：
• I/O的基本知识（接口的功能与作用，端口编址方式，信
息传送方式，端口地址分配与地址译码等） • 中断的基本原理（中断请求、判优、响应、处理、返回）
• 8086中断系统（中断源，中断向量表，中断类型号，中断
响应过程等） 程）
IOR（读数据） AEN 到数据总线
读状态信息
输 入 设 备
锁存器 （8）
三态 缓冲器 （8）
状态 信息
地 址 译 码 器
N
A0~A9
READY=1? Y 输入数据
RQ D +5V
缓冲器 Ready （1） AEN （读状态） IOR
图7.4 查询输入的接口电路与输入程序流程图
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磁带机 磁盘机 光 存 储 器
各种 数字 化仪器
图 7.2
微 机 系 统 各 种 I/O接 口 示 意 图
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二、I/O 接口的主要功能
● 数据缓冲功能（解决速度差异） ● 设备选择（端口地址，译码） ● 信号转换功能（电平，并、串，数、模等转换） ● 对外设的控制与监测功能（发命令，监测状态等） ● 中断请求与管理 ● 可编程功能
中 断 处 理 C P U 外 设 中 断 处 理 中 断 处 理
C P U 做 其 他 工 作 I / O 工 作
C P U 做 其 他 工 作 I / O 工 作
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图 7 . 6 中 断 传 送 方 式 下 C P U 与 外 设 工 作 过 程 示 意 图
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