第3章 微機接口與中斷技術(shù)

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1、第三章微機接口與中斷技術(shù)輸入輸出與接口技術(shù)中斷技術(shù)可編程中斷控制器Intel8259第一節(jié)輸入輸出與接口技術(shù)一、微機的輸入輸出系統(tǒng):總線驅(qū)動控制邏輯數(shù)據(jù)寄存器狀態(tài)寄存器控制寄存器CPU外部設(shè)備DBABCB接口電路數(shù)據(jù)信號控制信號狀態(tài)信號與CPU連接與外設(shè)相連地址譯碼CPU與接口之間通過三種總線交換信息:數(shù)據(jù)信息—CPU與輸入輸出設(shè)備之間要交換的數(shù)據(jù)本身.狀態(tài)信息—由外設(shè)通過接口傳遞給CPU,表明設(shè)備是否準備好等外設(shè)的工作狀態(tài).控制信息—CPU通過接口傳遞給輸入輸出設(shè)備,經(jīng)接口電路解釋并做適當變換后去控制外設(shè).二、接口電路的功能數(shù)據(jù)緩沖的功能達到CPU與外設(shè)之間的速度匹配,避免數(shù)據(jù)丟

2、失,接口中的數(shù)據(jù)寄存器起數(shù)據(jù)鎖存、緩沖和驅(qū)動的作用.設(shè)備選擇的功能CPU與外設(shè)之間聯(lián)絡(luò)的功能向CPU提供外設(shè)的狀態(tài)信號,向外設(shè)提供CPU的控制邏輯.信號轉(zhuǎn)換的功能信號的電平轉(zhuǎn)換、模／數(shù)和數(shù)/模轉(zhuǎn)換、串／并和并／串轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)寬度變換、信號的邏輯關(guān)系和時序上的配合所要求的轉(zhuǎn)換中斷管理功能傳遞中斷請求與中斷響應(yīng)信號可編程功能只要改變接口的軟件就能改變接口的工作方式和功能,以適應(yīng)不同用途的需要.三、CPU與外設(shè)之間數(shù)據(jù)傳送控制方式程序傳送控制方式：無條件傳送控制方式(同步傳送控制方式)有條件傳送方式(查詢式傳送方式)中斷傳送方式(CPU與外設(shè)并行工作)DMA傳送控制方式(存儲器直接存取方式

3、)I/O處理機方式查詢式傳送方式CPU先查詢外設(shè)的狀態(tài),當外設(shè)準備好時才執(zhí)行輸入輸出指令實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送.否則就繼續(xù)查詢,直至外設(shè)準備就緒.保證CPU與外設(shè)同步.查詢式傳送的傳輸速度慢,CPU工作效率比較低.輸入狀態(tài)狀態(tài)就緒？數(shù)據(jù)交換YN傳送流程中斷傳送方式程序斷點主程序中斷請求外設(shè)的中斷服務(wù)子程序繼續(xù)執(zhí)行返回斷點外設(shè)通過接口向CPU提出中斷請求,CPU在開放自身中斷的條件下(IF=1),向接口發(fā)出中斷響應(yīng)信號,然后執(zhí)行中斷服務(wù)程序,完成數(shù)據(jù)傳送.服務(wù)結(jié)束后,返回斷點,繼續(xù)執(zhí)行原來的程序.外設(shè)與CPU并行工作.DMA傳送控制方式CPU放棄對總線的控制權(quán)，整個傳送過程由DMAC管理，直接

4、進行存儲器與外設(shè)之間、外設(shè)與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送。DMA傳送方式對高速大批量數(shù)據(jù)傳送特別有用。CPU設(shè)備DMAC內(nèi)存I/O處理機方式CPU委托專門的I/O處理機來管理外設(shè)，完成數(shù)據(jù)傳送和相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理。I/O處理機有自己的指令系統(tǒng)，也能獨立地執(zhí)行程序，能管理輸入輸出過程并控制外設(shè)，還能向CPU報告外設(shè)的狀態(tài)，I/O處理機的所有這些操作都是與CPU程序并行執(zhí)行的.四、輸入輸出端口的編址方式與譯碼編址方式輸入輸出端口與存儲器統(tǒng)一編址輸入輸出端口單獨編址譯碼方式全譯碼法線選法部分譯碼法第二節(jié)中斷技術(shù)一、中斷的分類外部中斷(硬件中斷)—通過CPU的兩條中斷引腳NMI、INTR引起的中斷,包

5、括:非屏蔽中斷NMI—重要的故障信號連到該引腳,如電源掉電、存儲器檢驗出錯或總線奇偶錯等.中斷類型碼規(guī)定為2,不執(zhí)行中斷響應(yīng)周期.可屏蔽中斷INTR—外部設(shè)備的中斷請求信號通過中斷控制器與CPU的INTR引腳相連,這些中斷源都可以用軟件來控制是否允許中斷(IF=1允許,IF=0禁止).發(fā)生這類中斷時,處理器有一個中斷響應(yīng)的過程(中斷響應(yīng)周期),其目的是處理器能讀取一個由中斷控制器提供的8位中斷類型碼n(向量號),CPU才能轉(zhuǎn)向指定入口的中斷服務(wù)程序.內(nèi)部中斷—內(nèi)部事件引起的中斷,包括執(zhí)行INTn指令、單步中斷、斷點中斷、溢出中斷、除法出錯中斷、調(diào)試異常、界限檢查、無效操作碼、協(xié)處理

6、器不存在、無效TSS、段不存在、堆棧段溢出、一般性保護錯、頁面出錯、協(xié)處理器錯(僅80286)、對齊檢查(僅80486Sx)、機器檢查(Pentium∽PentiumⅢ),以及陷阱異常、終止異常等產(chǎn)生的中斷.內(nèi)部中斷不需要中斷響應(yīng)周期,因為內(nèi)部中斷的類型碼都是固定的,已由Intel公司確定.二、實地址方式下的中斷中斷服務(wù)程序的入口地址存放在中斷向量表中,中斷向量表位于內(nèi)存地址00000H開始的1KB范圍內(nèi).每個中斷服務(wù)程序的入口地址按中斷類型碼的順序存放,256種中斷類型碼共占用1KB的內(nèi)存空間,使用中斷向量作為指向中斷服務(wù)子程序入口地址的指針.8086的中斷向量表中斷類型碼n與該

7、中斷對應(yīng)的中斷向量地址的關(guān)系:中斷向量地址=4×n中斷類型碼為8的中斷向量地址為：8×4＝32=00100000B＝20H例:三、保護地址方式下的中斷中斷描述符描述了某中斷對應(yīng)的中斷服務(wù)程序的入口地址信息及其屬性,包括偏移地址和對應(yīng)段的選擇符等.存放256個中斷描述符的內(nèi)存區(qū)域稱為中斷描述符表IDT,對應(yīng)于256個中斷或異常.保護模式下中斷服務(wù)程序入口地址的計算:根據(jù)中斷類型碼從中斷描述符表中找出中斷描述符.用中斷描述符中的選擇符從GDT或LDT中找出段描述符.根據(jù)段