中断服务程序流程图培训讲学.docx
- 文档编号:1176985
- 上传时间:2022-10-18
- 格式:DOCX
- 页数:19
- 大小:126.30KB
中断服务程序流程图培训讲学.docx
《中断服务程序流程图培训讲学.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《中断服务程序流程图培训讲学.docx(19页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
中断服务程序流程图培训讲学
第一讲:
第六章 I/O接口原理-接口、端口、编址
回顾:
微机系统的层次结构,CPU、主机、接口电路及外部设备之间的结构关联,输入/输出的一般概念。
重点和纲要:
微机系统主机与外部设备之间的数据传送,包括I/O端口的寻址方式,输入/输出的传送控制方式。
教学方法、实施步骤
时间分配
教学手段
回顾
5”×2
板书
计算机
投影仪
多媒体课件等
讲授
40”×2
提问
3”×2
小结
2”×2
讲授内容:
6.1输入/输出数据的传输控制方式
一、输入/输出的一般概念
1.引言
输入/输出是微机系统与外部设备进行信息交换的过程。
输入/输出设备称为外部设备,与存储器相比,外部设备有其本身的特点,存储器较为标准,而外部设备则比较复杂,性能的离散性比较大,不同的外部设备,其结构方式不同,有机械式、电动式、电子式等;输入/输出的信号类型也不相同,有数字信号,也有模拟信号;有电信号,也有非电信号;输入/输出信息的速率也相差很大。
因此,CPU与外部设备之间的信息交换技术比较复杂。
CPU与外设之间的信息交换,是通过它们之间接口电路中的I/O端口来进行的,由于同一个外部设备与CPU之间所要传送的信息类型不同,方向不同,作用也不一样(例如数据信息、状态信息、控制信息、输入/输出等),所以接口电路中可以设置多个端口来分别处理这些不同的信息。
2.输入/输出端口的寻址方式
微机系统采用总线结构形式,即通过一组总线来连接组成系统的各个功能部件(包括CPU、内存、I/O端口),CPU、内存、I/O端口之间的信息交换都是通过总线来进行的,如何区分不同的内存单元和I/O端口,是输入/输出寻址方式所要讨论解决的问题。
根据微机系统的不同,输入/输出的寻址方式通常有两种形式:
(1).存储器对应的输入、输出寻址方式
这种方式又称为存储器统一编址寻址方式或存储器映象寻址方式。
方法:
把外设的一个端口与存储器的一个单元作同等对待,每一个I/O端口都有一个确定的端口地址,CPU与I/O端口之间的信息交换,与存储单元的读写过程一样,内存单元与I/O端口的不同,只在于它们具有不同的的地址。
优点:
①CPU对I/O端口的读/写操作可以使用全部存储器的读/写操作指令,也可以用对存储器的不同寻址方式来对I/O端口中的信息,直接进行算术、逻辑运算及循环、移位等操作。
②内存与外设地址的分配,可以用统一的分布图。
③不需要专门的输入、输出操作指令。
缺点:
1内存与I/O端口统一编址时,在地址总线根数一定的情况下,使系统中实际可以直
接寻址的内存单元数减少。
②一般情况下,系统中I/O端口数远小于内存单元数,所以在用直接寻址方式来寻址这些端口时,要表示一个端口地址,必须用与表示内存单元地址相同的字节数,使得指令代码较长,相应地读/写执行时间也较长,这对提高系统的运行速度是不利的。
Mortorola公司的M6800CPU等均采用这种寻址I/O端口的方式。
3.CPU与外设之间所传送的信息类型
CPU与I/O端口之间所交换的信息,可以有下列几种类型:
①数据信息:
包括数字量、模拟量、开关量等,可以输入、也可以输出
2状态信息:
这是I/O端口送给CPU的有关本端口所对应的外设当前状态的信息。
供CPU进行分析、判断、决策。
③控制信息:
这是CPU送给I/O端口的控制命令,使相应的外部设备完成特定的操作。
数据信息、状态信息和控制信息是不同类型的信息,它们所起的作用也不一样。
但在8086/8088微机系统中,这三种不同类型的信息的输入、输出过程是相同的。
为了加以区分,可以使它们具有不同的端口地址,在端口地址相同的情况下,可以规定操作的顺序,或者在输入/输出的数据中设置特征位。
二、CPU与外设之间输入/输出数据的传输控制方式
CPU与外设之间传输数据的控制方式通常有三种:
程序方式、中断方式和DMA方式。
1.程序方式
指用输入/输出指令,来控制信息传输的方式,是一种软件控制方式,根
据程序控制的方法不同,又可以分为无条件传送方式和条件传送方式。
1无条件传送方式
条件:
利用程控方式与外设交换信息时,如果输入/输出的时刻,都可以保证外设总是处于“准备好”状态,则可以直接利用输入/输出指令进行信息的输入/输出操作。
图5-1
如图5-1,从硬件电路上来看:
输入:
加三态缓冲器(控制端由地址译码信号和信号选中,CPU用IN指令)
输出:
加锁存器(控制端由地址译码信号和信号选中,CPU用OUT指令)
这种方式下的硬、软件设计都比较简单,但应用的局限性较大,因为很难保证外设在每次信息传送时都处于“准备好”状态,一般只用在诸如开关控制、七段数码管的显示控制等场合。
2条件传送方式
又称查询方式,即通过程序查询相应设备的状态,若状态不符合,则CPU不能进行输入/输出操作,需要等待;只有当状态信号符合要求时,CPU才能进行相应的输入/输出操作。
一般外设均可以提供一些反映其状态的信号,如对输入设备来说,它能够提供“准备好”(“READY”)信号,“READY”=1表示输入数据已准备好。
输出设备则提供“忙”(“BUSY”)信号,“BUSY”=1表示当前时刻不能接收CPU来的数据,只有当“BUSY”=0时,才表明它可以接受来自于CPU的输出数据。
过程:
✧输入操作的程序流程如图5-2所示:
对READY的状态查询,是通过读状态端口的相应位来实现的,输出的情况亦大致相同,这种传送控制方式的最大优点是,能够保证输入/输出数据的正确性。
✧输入接口
以输入设备将数据送入锁存,发选通信号开始,→READY=1→CPU查询(读READY)→读数据→清除READY。
见图5-3图5-2
✧输出接口
CPU送数据至锁存器,发选通信号,→a。
通知外设取数据;→b。
BUSY→输出设备取完数据→ACK→清BUSY→CPU查询。
见图5-4
图5-3
图5-4
例1假设从某输入设备上输入一组数据送缓冲区,接口电路如图5-3,若缓冲区已满则输出一组信息“BOFFEROVERFLOW”,然后结束。
设该设备的启动地址为0FCH,数据端口为0F8H,状态端口为FAH。
程序如下:
DATASEGMENT
MESS1DB“BUFFEROVERFLOW”,“$”
BUFFDB60DUP(?
)
DATAENDS
CODESEGMENT
ASSUMECS:
CODE,DS:
DATA
START:
MOVAX,DATA
MOVDS,AX
MOVBX,OFFSETBUFF ;送缓冲区指针
MOVCX,60 ;送计数初值
OUT0FCH,AL ;启动设备
WAIT:
INAL,OFAH ;查询状态,若为0,则等待
TESTAL,01H
JZWAIT
INAL,0F8H ;输入数据
MOV[BX],AL
INCBX
LOOPWAIT ;检测缓冲区是否满,不满再输入
MOVDX,OFFSETMESS1 ;缓冲区满,输出标志字符串
MOVAH,09H
INT21H
MOVAH,4CH
INT21H
CODEENDS
ENDSTART
✧优先级问题
当CPU需对多个设备进行查询时,就出现了所谓的优先级问题,即究竟先为哪个设备服务,一般来讲,在这种情况下都是采用轮流查询的方式来解决,如图5-5所示
这时的优先级是很明显的,即先查图5-5
询的设备具有较高的优先级。
但这种优先级管理方式,也存在着一个问题,即某设备的优先级是变化的,如当为设备B服务以后,这时即使A已准备好,它也不理睬,而是继续查询C,也就是说A的优先地位并不巩固(即不能保证随时处于优先)。
为了保证A随时具有较高的优先级,可采用加标志的方法,当CPU为B服务完以后,先查询A是否准备好,若此时发现A已准备好,立即转向对A的查询服务,而不是为C设备服务。
第二讲:
I/O接口原理-中断方式、DMA方式
回顾:
微机系统主机与外部设备之间的数据传送,包括I/O端口的寻址方式,输入/输出的传送控制方式。
重点和纲要:
I/O接口原理(中断方式、DMA方式)。
教学方法、实施步骤
时间分配
教学手段
回顾
5”×2
板书
计算机
投影仪
多媒体课件等
讲授
40”×2
提问
3”×2
小结
2”×2
讲授内容:
1.中断传送方式
(1)为什么要采用中断传送方式
从查询式的传输过程可以看出,它的优点是硬件开销小,使用起来比较简单。
但在此方式下,CPU要不断地查询外设的状态,当外设未准备好时,CPU就只能循环等待,不能执行其它程序,这样就浪费了CPU的大量时间,降低了主机的利用率。
为了解决这个矛盾,我们提出了中断传送方式:
即当CPU进行主程序操作时,外设的数据已存入输入端口的数据寄存器;或端口的数据输出寄存器已空,由外设通过接口电路向CPU发出中断请求信号,CPU在满足一定的条件下,暂停执行当前正在执行的主程序,转入执行相应能够进行输入/输出操作的子程序,待输入/输出操作执行完毕之后CPU即返回继续执行原来被中断的主程序。
这样CPU就避免了把大量时间耗费在等待、查询状态信号的操作上,使其工作效率得以大大地提高。
能够向CPU发出中断请求的设备或事件称为中断源。
微机系统引入中断机制后,使CPU与外设(甚至多个外设)处于并行工作状态,便于实现信息的实时处理和系统的故障处理。
中断方式的原理示意图如图5-6所示。
(2)中断方式下的接口电路图5-6
中断方式提高了CPU的工作效率,但是它同时也提高了系统的硬件开销。
因为系统需增加含有中断功能接口电路,用来产生中断请求信号。
以输入方式为例,接口电路如图5-7所示。
图5-7
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→(进入中断服务子程序)读数据,发,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
问题的提出:
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:
①软件查询法
只需有简单的硬件电路,如将A、B、C三台设备的中断请求信号“或”后作为系统INTR,这时,A、B、C三台设备中只要至少有一台设备提出中断请求,都可以向CPU发中断请求。
进入中断服务子程序后,再用软件查询的方式分别对不同的设备的服务,查询程序的设计思想同查询式,查询的前后顺序就给出了设备的优先级,框图如图所示。
②简单硬件方法
以链式中断优先权排队电路为例,
基本设计思想:
将所有的设备连成一条链,靠近CPU的设备优先级最高,越远的设备优先级别越低,则发出中断响应信号,若级别高的设备发出了中断请求,在它接到中断响应信号的同时,封锁其后的较低级设备使得它们的中断请求不能响应,只有等它的中断服务结束以后才开放,允许为低级的设备服务。
如图所示。
③专用硬件方式
采用可编程的中断控制器芯片,如Intel8259A。
图5-11 中断控制器的系统连接
有了中断控制器以后,CPU的INTR和引脚不再与接口直接相连,而是与中断控制器相连,外设的中断请求信号通过IR0~IR7进入中断控制器,经优先级管理逻辑确认为级别最高的那个请求的类型号会经
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 中断 服务 程序 流程图 培训 讲学
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)