ATokenEdi 拓宽教育网 新编1632位 微型计算机原理及应用 李继灿主编
新编16/32位 微型计算机原理及应用 李继灿 主编
第6章输入输出与中断 前面几章讨论了有关微型计算机的原理与程序设计以及存 储器系统,从这一章开始讨论微机系统的另一个重要组成部分 输入和输出(/O)。由于输入输出设备的多样性以及O接口电 路的复杂性,因此,在后续的章节中将以较多的篇幅介绍CPU与 外设间交换信息的有关问题。本章首先介绍输入输出接囗基本 概念、CPU与外设数据传送的方式。然后重点研究中断传送方 式及相关的技术 输入晶灵中亩
第6章 输入输出与中断 前面几章讨论了有关微型计算机的原理与程序设计以及存 储器系统，从这一章开始讨论微机系统的另一个重要组成部分 输入和输出(I/O)。由于输入输出设备的多样性以及I/O接口电 路的复杂性,因此，在后续的章节中将以较多的篇幅介绍CPU与 外设间交换信息的有关问题。本章首先介绍输入输出接口基本 概念、CPU与外设数据传送的方式。然后,重点研究中断传送方 式及相关的技术。 目录
6.1输入输出接口概述 6,2CP∪与外传送蚋方 63皃断棫术 648036/3038的斯系统淑印断处
6.1 输入输出接口概述 6.2 CPU与外设数据传送的方式 6.3 中断技术 6.4 8086/8088的中断系统和中断处 理
61输入输出接口概述 cPU与外设间的连接 计算机在应用中必然同各种各样的外设打交道当它被用于 管理生产过程的检测与控制以及科学计算时,都要求把控制程 序和原始数据(或从现场釆集到的信息)通过相应的输入设备 送入计算机CPU在程序的控制下对这些信息进行加工处理然 后把结果以用户所需要的方式通过输 出设备予以输出.如显示、打印或发出 CPU 控制信号去驱动有关的执行机构等.外 MEM 设越丰富即硬件资源越多,其功能也越 DB I/0电路 强外设与计算机的连接不能存精器门我-袋絷 那样直接挂到总线DB、AB、CB)上 必须通过各自的专用接口电路(接口芯 I/0设备 片)与主机连接 图6.1CPU与I/0设备的连接示意图 其连接示意图如图61所示 en
6.1 输入输出接口概述 一、 CPU与外设间的连接 计算机在应用中,必然同各种各样的外设打交道.当它被用于 管理生产过程的检测与控制以及科学计算时，都要求把控制程 序和原始数据（或从现场采集到的信息）通过相应的输入设备 送入计算机.CPU在程序的控制下,对这些信息进行加工处理,然 后把结果以用户所需要的方式通过输 出设备予以输出．如显示、打印或发出 控制信号去驱动有关的执行机构等．外 设越丰富,即硬件资源越多,其功能也越 强．外设与计算机的连接不能像存储器 那样直接挂到总线(DB、AB、CB)上，而 必须通过各自的专用接口电路（接口芯 片)与主机连接. 其连接示意图如图6.1所示
cPU对外设的输入输出操作类似于存储器的读写操作,即 I/o读/写;但外设与存储器有许多不同点。其比较如表 61所示 (端口地址) 接口 数据1/0 DATA 缓冲器 M/IO 状态寄存器 STATUSI/0 匚 设备 CONTROL 断控制逻辑 图6.2接口电路基本结构及连接 aken 接口电路(即可编程接口芯片)种类很多,它的显著特点 是可编程性即可以通过编程来规定其功能及操作参数。 输入输出5中断
CPU对外设的输入输出操作类似于存储器的读写操作，即 I／O—读／写；但外设与存储器有许多不同点。其比较如表 6.1所示. 接口电路(即可编程接口芯片)种类很多，它的显著特点 是可编程性,即可以通过编程来 规定其功能及操作参数
二、接口电路的基本结构 接口电路的基本结构同它传送的信息种类有关。信息可分 为3类:数据信息;状态信息控制信息。 (一)数据信息 数据信息是最基本的一种信息。它包括: (1)数字量通常为8位二进制数或ASCI代码。 (2)模拟量:当计算机用于检测、数据采集或控制时,大量 的现场信息是连续变化的物理量(如温度、压力、流量、位移、 速度等),经传感器把非电量转换成电量并经放大即得到模拟电 流或电压,这些模拟量,计算机不能直接接收和处理,必须经 过A/D(模/数)转换,才能输入计算机;而计算机输出的数 字量也必须经D/A(数/模)转换后才能去控制执行机构。 翰入输出5中断
二、接口电路的基本结构 接口电路的基本结构同它传送的信息种类有关。信息可分 为3类：数据信息；状态信息;控制信息。 （一）数据信息 数据信息是最基本的一种信息。它包括： (1)数字量:通常为8位二进制数或ASCII代码。 (2)模拟量:当计算机用于检测、数据采集或控制时，大量 的现场信息是连续变化的物理量(如温度、压力、流量、位移、 速度等),经传感器把非电量转换成电量并经放大即得到模拟电 流或电压，这些模拟量，计算机不能直接接收和处理，必须经 过A／D（模／数）转换，才能输入计算机；而计算机输出的数 字量也必须经D／A（数／模）转换后才能去控制执行机构
(3)开关量:是一些“0或“1两个状态的量用一位“0″ 或“1二进制数表示。一台字长为8位的微机一次输入或输出 可控制8个这类物理量。数据信息是通过数据通道传送的。 (二)状态信息 状态信息是反映外设当前所处工作状态的信息,以作为 CPU与外设间可靠交换数据的条件。当输入时它告知CPU:有 关输入设备的数据是否准备( Ready=1?);输出时,它告知 CPU:输出设备是否空闲(Busy=0?)。CPU是通过接口电路来 掌握输入输出设备的状态,以决定可否输入或输岀数据。 翰入输出5中断
(3) 开关量：是一些“0”或“1”两个状态的量,用一位“0” 或“1”二进制数表示。一台字长为8位的微机一次输入或输出 可控制8个这类物理量。数据信息是通过数据通道传送的。 （二） 状态信息 状态信息是反映外设当前所处工作状态的信息，以作为 CPU与外设间可靠交换数据的条件。当输入时,它告知CPU:有 关输入设备的数据是否准备（Ready=1?）；输出时，它告知 CPU:输出设备是否空闲（Busy=0?）。CPU是通过接口电路来 掌握输入输出设备的状态，以决定可否输入或输出数据
(三)控制信息 它用于控制外设的启动或停止。接口电路基本结构及其连 如行“其据传送不同信意的需要其基 (端口地址) 接口 数据1/0 DATA 冲 M/IO 状态寄存器 STATUS1/0 命令控制 设备 寄存器 CONTROL 断控制逻辑 图6.2接口电路基本结构及连接 拓富教 ken Edu 翰入输出5中断
(三) 控制信息 它用于控制外设的启动或停止。接口电路基本结构及其连 接如图6.2所示。接口电路根据传送不同信息的需要，其基 本结构安排有一些特点
(1)3种信息(数据、状态、控制)的性质不同,应通过不 同的端口分别传送。如数据输入/输出寄存器(缓冲器)、状态 寄存器与命令控制寄存器各占一个端口,每个端口都有自己的 端口地址,故能用不同的端口地址来区分不同性质的信息。 (2)在用输入输出指令来寻址外设(实际寻址端口)的CPU (例如8086/8088)中,外设的状态作为一种输入数据,而 CPU 的控制命令,是作为一种输出数据从而可通过数据总线来分别 传送。 (3)端口地址由CPU地址总线的低8位或低16位如在(8086 用DX间接寻址外设端口时)地址信息来确定,CPU根据I/0指令 提供的端口地址来寻址端口然后同外设交换信息。 目录 翰入输出5中断
(1) 3种信息（数据、状态、控制）的性质不同,应通过不 同的端口分别传送。如数据输入/输出寄存器(缓冲器）、状态 寄存器与命令控制寄存器各占一个端口，每个端口都有自己的 端口地址，故能用不同的端口地址来区分不同性质的信息。 (2) 在用输入输出指令来寻址外设(实际寻址端口）的CPU （例如8086/8088）中，外设的状态作为一种输入数据，而 CPU 的控制命令,是作为一种输出数据,从而可通过数据总线来分别 传送。 (3) 端口地址由CPU地址总线的低8位或低16位如在（8086 用DX间接寻址外设端口时)地址信息来确定，CPU根据I／O指令 提供的端口地址来寻址端口,然后同外设交换信息。 目录
6.2cPU与外设之间数据传送的方式 本节将以8086/8088为例来说明CPU与外设之间数据传送 的方式。为了实现CPU与外设之间的数据传送通常采用以下3 种/O传送方式。 程序传送 程序传送是指cPU与外设间的数据交换在程序控制(即IN 或OUT指令控制)下进行。 )无条件传送(又称同步传送) 这种传送方式只对固定的外设(如开关、继电器、7段显 斥器、机械式传感器等简单外设)在规定的时间用IN或OUT指 令来进行信息的输入或输出,其实质是用程序来定时同步传送 数据。对少量数据传送来说,它是最省时间的一种传送方法, 适用于各类巡回检测和过程控制 翰入输出5中断
6.2 CPU与外设之间数据传送的方式 本节将以8086/8088为例,来说明CPU与外设之间数据传送 的方式。为了实现CPU与外设之间的数据传送,通常采用以下3 种I/O传送方式。 一、程序传送 程序传送是指CPU与外设间的数据交换在程序控制（即IN 或OUT指令控制)下进行。 （一） 无条件传送（又称同步传送） 这种传送方式只对固定的外设（如开关、继电器、7段显 示器、机械式传感器等简单外设）在规定的时间用IN或OUT指 令来进行信息的输入或输出,其实质是用程序来定时同步传送 数据。对少量数据传送来说，它是最省时间的一种传送方法， 适用于各类巡回检测和过程控制