大學(xué)計(jì)算機(jī)微機(jī)原理--第6章 輸入輸出及中斷技術(shù)

1、1 第6章 輸入輸出及中斷技術(shù)2主要內(nèi)容n基本概念基本概念n輸入輸出系統(tǒng)輸入輸出系統(tǒng)nI/O接口和端口接口和端口n端口的編址方式端口的編址方式n簡(jiǎn)單接口芯片及其應(yīng)用簡(jiǎn)單接口芯片及其應(yīng)用n基本輸入輸出方法基本輸入輸出方法n中斷的基本概念及工作過(guò)程中斷的基本概念及工作過(guò)程36.1 輸入輸出系統(tǒng)4了解和掌握：n接口的基本功能接口的基本功能n端口的概念端口的概念n端口的編址方式端口的編址方式nI/O地址譯碼地址譯碼5一、一、I/O接口n接口要解決的問(wèn)題接口要解決的問(wèn)題n速度匹配速度匹配(Buffer)n信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力(電平轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動(dòng)器電平轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動(dòng)器) n信號(hào)形式和電平的匹配信號(hào)形式

2、和電平的匹配(A/D、D/A) n信息格式信息格式(字節(jié)流、塊、數(shù)據(jù)包、幀字節(jié)流、塊、數(shù)據(jù)包、幀) n時(shí)序匹配時(shí)序匹配(定時(shí)關(guān)系定時(shí)關(guān)系)n總線(xiàn)隔離總線(xiàn)隔離(三態(tài)門(mén)三態(tài)門(mén))6接口的功能n數(shù)據(jù)的緩沖與暫存數(shù)據(jù)的緩沖與暫存n信號(hào)電平與類(lèi)型的轉(zhuǎn)換信號(hào)電平與類(lèi)型的轉(zhuǎn)換n增加信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力增加信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力n對(duì)外設(shè)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制與管理，中斷處理對(duì)外設(shè)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制與管理，中斷處理7二、二、I/O端口數(shù)據(jù)端口數(shù)據(jù)端口狀態(tài)端口狀態(tài)端口控制端口控制端口端口端口8I/O端口CPU數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)狀態(tài)狀態(tài)控制控制外設(shè)外設(shè)I/O接接口口DB9接口和端口接口接口1接口接口2接口接口N端口端口1端口端口2端口端口m端口端口1端

3、口端口1端口端口2端口端口2端口端口m端口端口m端口端口編址編址端口地址端口地址=芯片地址（高位地址）芯片地址（高位地址）+片內(nèi)地址片內(nèi)地址10三、I/O端口的編址方式n8086/8088的尋址能力：的尋址能力：n內(nèi)存：內(nèi)存：n1MBn端口：端口：n64K個(gè)個(gè)n編址方式：編址方式：n與內(nèi)存統(tǒng)一編址與內(nèi)存統(tǒng)一編址n獨(dú)立編址獨(dú)立編址11端口與內(nèi)存的統(tǒng)一編址特點(diǎn)：特點(diǎn)：n指令及控制信號(hào)統(tǒng)一；指令及控制信號(hào)統(tǒng)一；n內(nèi)存地址資源減少內(nèi)存地址資源減少內(nèi)存內(nèi)存地址地址960KBI/O地址地址64KB00000HF0000HFFFFFH12端口的獨(dú)立編址特點(diǎn)：特點(diǎn)：n內(nèi)存地址資源充分利用內(nèi)存地址資源充分利用n

4、能夠應(yīng)用于端口的指令能夠應(yīng)用于端口的指令 較少較少內(nèi)存內(nèi)存地址地址I/O地址地址00000HFFFFFHFFFFH0000H13端口的尋址n8088/8086尋址端口數(shù)：尋址端口數(shù)：n64K個(gè)個(gè)n尋址端口的信號(hào)：尋址端口的信號(hào)：nIOR、IOWnA15 A0148088/8086的I/O端口編址n采用采用I/O獨(dú)立編址方式獨(dú)立編址方式(但地址線(xiàn)與存儲(chǔ)器共用但地址線(xiàn)與存儲(chǔ)器共用)n地址線(xiàn)上的地址信號(hào)用地址線(xiàn)上的地址信號(hào)用IO/M來(lái)區(qū)分來(lái)區(qū)分nI/O操作只使用操作只使用20根地址線(xiàn)中的根地址線(xiàn)中的16根：根：A15A0n可尋址的可尋址的I/O端口數(shù)為端口數(shù)為64K(65536)個(gè)個(gè)nI/O地址范圍

5、為地址范圍為0FFFFHnIBM PC只使用了只使用了1024個(gè)個(gè)I/O地址地址(03FFH)15四、I/O地址的譯碼目的：目的：n確定端口的地址確定端口的地址參加譯碼的信號(hào)：參加譯碼的信號(hào)：nIOR，IOW，高位地址信號(hào)高位地址信號(hào)nOUT指令將使總線(xiàn)的指令將使總線(xiàn)的IOW信號(hào)有效信號(hào)有效nIN指令將使總線(xiàn)的指令將使總線(xiàn)的IOR信號(hào)有效信號(hào)有效16I/O譯碼的地址信號(hào)n當(dāng)接口只有一個(gè)端口時(shí)，當(dāng)接口只有一個(gè)端口時(shí)，16位地址線(xiàn)位地址線(xiàn)一般一般應(yīng)應(yīng) 全部參與譯碼，譯碼輸出直接選擇該端口；全部參與譯碼，譯碼輸出直接選擇該端口；n當(dāng)接口具有多個(gè)端口時(shí)，則當(dāng)接口具有多個(gè)端口時(shí)，則16位地址線(xiàn)的高位地址

6、線(xiàn)的高 位位參與譯碼（決定接口的基地址），而低位參與譯碼（決定接口的基地址），而低位 則用于確定要訪(fǎng)問(wèn)哪一個(gè)端口。則用于確定要訪(fǎng)問(wèn)哪一個(gè)端口。17I/O地址譯碼例n某外設(shè)接口有某外設(shè)接口有4個(gè)端口，地址為個(gè)端口，地址為2F0H2F3H，由由A15A2譯碼得到，而譯碼得到，而A1、A0用用來(lái)區(qū)分接口中的來(lái)區(qū)分接口中的4個(gè)端口。試畫(huà)該接口與系個(gè)端口。試畫(huà)該接口與系統(tǒng)的連接圖。統(tǒng)的連接圖。18I/O地址譯碼例n地址范圍：地址范圍：n 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0n 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1任意狀態(tài)任意狀態(tài)A11片內(nèi)地址片內(nèi)地址圖中不接入圖中不接入19I/O地址

7、譯碼例n譯碼電路圖：譯碼電路圖： 1A1111A1010A1818A3 3A2 2A9 9A7 7A4 4&CEA1 1A0 0接口芯片接口芯片IORIOW&206.2 簡(jiǎn)單接口電路21掌握：n接口電路的分類(lèi)及特點(diǎn)；接口電路的分類(lèi)及特點(diǎn)；n兩類(lèi)簡(jiǎn)單接口芯片的應(yīng)用兩類(lèi)簡(jiǎn)單接口芯片的應(yīng)用22一、接口的基本構(gòu)成數(shù)據(jù)線(xiàn)數(shù)據(jù)線(xiàn)控制線(xiàn)控制線(xiàn)狀態(tài)線(xiàn)狀態(tài)線(xiàn)DBCBAB數(shù)據(jù)輸入寄存器數(shù)據(jù)輸入寄存器(or 三態(tài)門(mén)三態(tài)門(mén))數(shù)據(jù)輸出寄存器數(shù)據(jù)輸出寄存器(鎖存器鎖存器)狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器(or 三態(tài)門(mén)三態(tài)門(mén))命令寄存器命令寄存器譯碼譯碼電路電路控制控制邏輯邏輯23接口的基本構(gòu)成n數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸入/輸出寄存器輸出寄存器

8、 n暫存輸入暫存輸入/輸出的數(shù)據(jù)輸出的數(shù)據(jù)n命令寄存器命令寄存器 n存放控制命令存放控制命令n設(shè)定接口功能、工作參數(shù)和工作方式。設(shè)定接口功能、工作參數(shù)和工作方式。n狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器 n保存外設(shè)當(dāng)前狀態(tài)，以供保存外設(shè)當(dāng)前狀態(tài)，以供CPU讀取。讀取。24二、接口的類(lèi)型及特點(diǎn)n按傳輸信息的方向分類(lèi)：按傳輸信息的方向分類(lèi)：n輸入接口輸入接口n輸出接口輸出接口n按傳輸信息的類(lèi)型分類(lèi)：按傳輸信息的類(lèi)型分類(lèi)：n數(shù)字接口數(shù)字接口n模擬接口模擬接口n按傳輸信息的方式分類(lèi)：按傳輸信息的方式分類(lèi)：n并行接口并行接口n串行接口串行接口25接口特點(diǎn)n輸入接口：輸入接口：n要求對(duì)數(shù)據(jù)具有控制能力要求對(duì)數(shù)據(jù)具有控制能力

9、n常用三態(tài)門(mén)實(shí)現(xiàn)常用三態(tài)門(mén)實(shí)現(xiàn)n輸出接口：輸出接口：n要求對(duì)數(shù)據(jù)具有鎖存能力要求對(duì)數(shù)據(jù)具有鎖存能力n常用鎖存器實(shí)現(xiàn)常用鎖存器實(shí)現(xiàn)26三、三態(tài)門(mén)接口n高電平、低電平、高電平、低電平、高阻態(tài)高阻態(tài)2774LS244n含含8個(gè)三態(tài)門(mén)的集成電路芯片個(gè)三態(tài)門(mén)的集成電路芯片n在外設(shè)具有數(shù)據(jù)保持能力時(shí)用來(lái)輸入接口在外設(shè)具有數(shù)據(jù)保持能力時(shí)用來(lái)輸入接口n74LS244應(yīng)用例應(yīng)用例n教材教材p238P238圖圖28四、鎖存器接口n通常由通常由D觸發(fā)器構(gòu)成；觸發(fā)器構(gòu)成；n特點(diǎn)：特點(diǎn)：n具有對(duì)數(shù)據(jù)的鎖存能力；具有對(duì)數(shù)據(jù)的鎖存能力；n不具備對(duì)數(shù)據(jù)的控制能力不具備對(duì)數(shù)據(jù)的控制能力29常用鎖存器芯片n74LS273n8D觸

10、發(fā)器，不具備數(shù)據(jù)的控制能力觸發(fā)器，不具備數(shù)據(jù)的控制能力n74LS373n含三態(tài)的含三態(tài)的8D觸發(fā)器，具有對(duì)數(shù)據(jù)的控制能力。觸發(fā)器，具有對(duì)數(shù)據(jù)的控制能力。n既可以做輸入接口，也可以做輸出接口。既可以做輸入接口，也可以做輸出接口。P240圖圖30I/O接口綜合應(yīng)用例n根據(jù)開(kāi)關(guān)狀態(tài)在根據(jù)開(kāi)關(guān)狀態(tài)在7段數(shù)碼管上顯示數(shù)字或符號(hào)段數(shù)碼管上顯示數(shù)字或符號(hào)n設(shè)輸出接口的地址為設(shè)輸出接口的地址為F0Hn設(shè)輸入接口地址為設(shè)輸入接口地址為F1Hn當(dāng)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)分別為當(dāng)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)分別為00001111時(shí)，在時(shí)，在7段段數(shù)碼管上對(duì)應(yīng)顯示數(shù)碼管上對(duì)應(yīng)顯示0F7段數(shù)碼管圖見(jiàn)教材段數(shù)碼管圖見(jiàn)教材p242O1 I1O2 I2O3

11、 I3O4 I4E1 K0K3+5V G G2A G2B C B A1174LS244D0 Q0 | Q1D7 Q2 Q3 Q4CP Q5 Q6 Q7 abcdefgDP7406反相器反相器74LS273Rx81174LS138D0D7IOWIORY0Y1F0H = 1111 0000F1H = 1111 0001&A6A4A3A2A1A0D0D1D2D3譯碼譯碼器器A7A01符號(hào)符號(hào)形狀形狀7段碼段碼.gfedcba符號(hào)符號(hào)形狀形狀7段碼段碼.gfedcba000111111801111111100000110901100111201011011A01110111301001111B0111

12、1100401100110C00111001501101101D01011110601111101E01111001700000111F0111000133I/O接口綜合應(yīng)用例 程序段Seg7 DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,67H,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H LEA BX, Seg7 MOV AH, 0 GO: INAL, 0F1H AND AL, 0FH MOV SI, AX MOV AL, BX+SI OUT 0F0H, AL JMP GO346.3 基本輸入/輸出方法35基本輸入/輸出方法無(wú)條件傳送無(wú)條件傳送查詢(xún)式傳送查

13、詢(xún)式傳送中斷方式傳送中斷方式傳送直接存儲(chǔ)器存取直接存儲(chǔ)器存取(DMA)程序控制方式程序控制方式36一、無(wú)條件傳送n要求外設(shè)總是處于準(zhǔn)備好狀態(tài)要求外設(shè)總是處于準(zhǔn)備好狀態(tài)n優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：n軟件及接口硬件簡(jiǎn)單軟件及接口硬件簡(jiǎn)單n缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：n只適用于簡(jiǎn)單外設(shè)，適應(yīng)范圍較窄只適用于簡(jiǎn)單外設(shè)，適應(yīng)范圍較窄37無(wú)條件傳送例n讀取開(kāi)關(guān)的狀態(tài)；讀取開(kāi)關(guān)的狀態(tài)；n當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，輸出編碼使發(fā)光二極管亮。當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，輸出編碼使發(fā)光二極管亮。DCPQD0D1輸出口地輸出口地址址38F3H輸入口地輸入口地址址38F0H+5V139二、查詢(xún)工作方式n僅當(dāng)條件滿(mǎn)足時(shí)才能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送；僅當(dāng)條件滿(mǎn)足時(shí)才能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送；n每滿(mǎn)足

14、一次條件只能進(jìn)行一次數(shù)據(jù)傳送。每滿(mǎn)足一次條件只能進(jìn)行一次數(shù)據(jù)傳送。n適用場(chǎng)合：適用場(chǎng)合：n外設(shè)并不總是準(zhǔn)備好外設(shè)并不總是準(zhǔn)備好n對(duì)傳送速率和效率要求不高對(duì)傳送速率和效率要求不高n工作條件：工作條件：n外設(shè)應(yīng)提供設(shè)備狀態(tài)信息外設(shè)應(yīng)提供設(shè)備狀態(tài)信息n接口應(yīng)具備狀態(tài)端口接口應(yīng)具備狀態(tài)端口READY?READY?進(jìn)行一次進(jìn)行一次數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)交換讀入并測(cè)試外設(shè)狀態(tài)讀入并測(cè)試外設(shè)狀態(tài)YN傳送完？傳送完？Y結(jié)結(jié) 束束N每滿(mǎn)足一每滿(mǎn)足一次條件只次條件只能進(jìn)行一能進(jìn)行一次數(shù)據(jù)傳次數(shù)據(jù)傳送送開(kāi)開(kāi) 始始查詢(xún)工作方式流程圖查詢(xún)工作方式流程圖超時(shí)超時(shí)?READY?READY?與外設(shè)進(jìn)與外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換行數(shù)據(jù)交換超時(shí)錯(cuò)超

15、時(shí)錯(cuò)讀入并測(cè)試外設(shè)狀態(tài)讀入并測(cè)試外設(shè)狀態(tài)YNYN傳送完？傳送完？防止死循環(huán)防止死循環(huán)復(fù)位計(jì)時(shí)器復(fù)位計(jì)時(shí)器NY結(jié)結(jié) 束束N42查詢(xún)工作方式例外設(shè)狀態(tài)端口地址為外設(shè)狀態(tài)端口地址為03FBH，第，第5位位(bit5)為狀態(tài)為狀態(tài)標(biāo)志（標(biāo)志（=1忙，忙，=0準(zhǔn)備好）準(zhǔn)備好）外設(shè)數(shù)據(jù)端口地址為外設(shè)數(shù)據(jù)端口地址為03F8H，寫(xiě)入數(shù)據(jù)會(huì)使?fàn)顟B(tài)，寫(xiě)入數(shù)據(jù)會(huì)使?fàn)顟B(tài)標(biāo)志置標(biāo)志置1 ；外設(shè)把數(shù)據(jù)讀走后又把它置；外設(shè)把數(shù)據(jù)讀走后又把它置0。試畫(huà)出其電路圖，并將試畫(huà)出其電路圖，并將DATA下下100B數(shù)據(jù)輸出。數(shù)據(jù)輸出。狀態(tài)端口狀態(tài)端口D5D7-D0A9|A31&A15|A1013F8HA2A1A0GG2AG2BCBA

16、74LS138Y01D7-D0CPQ7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q074LS273外外設(shè)設(shè)D7D6D5D4D3D2D1D0BUSYY33FBHIOWIOR狀態(tài)端口地址：狀態(tài)端口地址：0000 0011 1111 1011數(shù)據(jù)端口地址：數(shù)據(jù)端口地址：0000 0011 1111 1000 LEA SI,DATA MOV CX,100AGAIN : MOV DX,03FBHWAITT：IN AL,DX TEST AL,20H JNZ WAITT MOV DX,03F8H MOV AL，SI OUT DX，AL INC SI LOOP AGAIN HLT 讀狀態(tài)讀狀態(tài) 進(jìn)行一次傳送進(jìn)行一次傳送Bit5

17、=1?傳送完否傳送完否? ? 修改地址指針修改地址指針 初始化初始化YNNY 結(jié)結(jié) 束束控制程序控制程序查詢(xún)工作方式n優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：n軟硬件比較簡(jiǎn)單軟硬件比較簡(jiǎn)單n缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：nCPU效率低，數(shù)據(jù)效率低，數(shù)據(jù)傳送的實(shí)時(shí)性差，傳送的實(shí)時(shí)性差，速度較慢速度較慢45YN 1號(hào)外設(shè)YYYNNN對(duì)1號(hào)外設(shè)服務(wù)對(duì)2號(hào)外設(shè)服務(wù)對(duì)3號(hào)外設(shè)服務(wù)對(duì)n號(hào)外設(shè)服務(wù)準(zhǔn)備就緒？ 2號(hào)外設(shè) 3號(hào)外設(shè) n號(hào)外設(shè)準(zhǔn)備就緒？準(zhǔn)備就緒？準(zhǔn)備就緒？46三、中斷控制方式n特點(diǎn)：特點(diǎn)：n外設(shè)在需要時(shí)向外設(shè)在需要時(shí)向CPU提出請(qǐng)求，提出請(qǐng)求，CPU再去為它再去為它 服務(wù)。服務(wù)結(jié)束后或在外設(shè)不需要時(shí)，服務(wù)。服務(wù)結(jié)束后或在外設(shè)不需要時(shí)，CPU可

18、可 執(zhí)行自己的程序。執(zhí)行自己的程序。n優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：nCPU效率高，實(shí)時(shí)性好，速度快。效率高，實(shí)時(shí)性好，速度快。n缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：n程序編制相對(duì)較為復(fù)雜。程序編制相對(duì)較為復(fù)雜。47以上三種I/O方式的共性n信息的傳送均需通過(guò)信息的傳送均需通過(guò)CPUn軟件：軟件： n外設(shè)與內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳送是通過(guò)外設(shè)與內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳送是通過(guò)CPU執(zhí)行程序來(lái)完執(zhí)行程序來(lái)完成的（成的（PIO方式）；方式）；n硬件：硬件：nI/O接口和存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)控制信號(hào)、地址信號(hào)都是由接口和存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)控制信號(hào)、地址信號(hào)都是由CPU發(fā)出的。發(fā)出的。n 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：n程序的執(zhí)行速度限定了傳送的最大速度程序的執(zhí)行速度限定了傳送的最大速度4

19、8四、DMA控制方式n特點(diǎn)：特點(diǎn)：n外設(shè)直接與存儲(chǔ)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換外設(shè)直接與存儲(chǔ)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換 ，CPU不再擔(dān)當(dāng)數(shù)不再擔(dān)當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹薪檎?；?jù)傳輸?shù)闹薪檎?；n總線(xiàn)由總線(xiàn)由DMA控制器（控制器（DMAC）進(jìn)行控制（）進(jìn)行控制（CPU要放要放棄總線(xiàn)控制權(quán)），內(nèi)存棄總線(xiàn)控制權(quán)），內(nèi)存/外設(shè)的地址和讀寫(xiě)控制信號(hào)外設(shè)的地址和讀寫(xiě)控制信號(hào)均由均由DMAC提供。提供。49DMA控制方式DMAC外設(shè)外設(shè)接口接口CPUQRDMEMDACKHOLDHLDABUS控制信號(hào)控制信號(hào)地址信號(hào)地址信號(hào)50DMA控制方式的工作過(guò)程n外設(shè)向外設(shè)向DMA控制器發(fā)出控制器發(fā)出“DMA傳送請(qǐng)求傳送請(qǐng)求”信號(hào)信號(hào) DRQ；nDMA控制

20、器收到請(qǐng)求后，向控制器收到請(qǐng)求后，向CPU發(fā)出發(fā)出“總線(xiàn)請(qǐng)總線(xiàn)請(qǐng) 求求”信號(hào)信號(hào)HOLD；nCPU在完成當(dāng)前總線(xiàn)周期后會(huì)立即發(fā)出在完成當(dāng)前總線(xiàn)周期后會(huì)立即發(fā)出HLDA 信號(hào)，對(duì)信號(hào)，對(duì)HOLD信號(hào)進(jìn)行響應(yīng)；信號(hào)進(jìn)行響應(yīng)；nDMA控制器收到控制器收到HLDA信號(hào)后，就開(kāi)始控制總信號(hào)后，就開(kāi)始控制總 線(xiàn)，并向外設(shè)發(fā)出線(xiàn)，并向外設(shè)發(fā)出DMA響應(yīng)信號(hào)響應(yīng)信號(hào)DACK。51DMA控制方式工作過(guò)程例n例：從外設(shè)向內(nèi)存?zhèn)魉腿舾勺止?jié)數(shù)據(jù)例：從外設(shè)向內(nèi)存?zhèn)魉腿舾勺止?jié)數(shù)據(jù)nDMAC向向I/O接口發(fā)出讀信號(hào)；接口發(fā)出讀信號(hào)；n向地址總線(xiàn)上發(fā)出存儲(chǔ)器的地址；向地址總線(xiàn)上發(fā)出存儲(chǔ)器的地址；n發(fā)出存儲(chǔ)器寫(xiě)信號(hào)和發(fā)出存儲(chǔ)器

21、寫(xiě)信號(hào)和AEN信號(hào)；信號(hào)；n傳送數(shù)據(jù)并自動(dòng)修改地址和字節(jié)計(jì)數(shù)器傳送數(shù)據(jù)并自動(dòng)修改地址和字節(jié)計(jì)數(shù)器n判斷是否需要重復(fù)傳送操作判斷是否需要重復(fù)傳送操作;n若數(shù)據(jù)傳送完，若數(shù)據(jù)傳送完，DMA控制器撤銷(xiāo)發(fā)往控制器撤銷(xiāo)發(fā)往CPU的的HOLD信號(hào)；信號(hào)；nCPU檢測(cè)到檢測(cè)到HOLD失效后，則撤銷(xiāo)失效后，則撤銷(xiāo)HLDA信號(hào)，并在下一時(shí)信號(hào)，并在下一時(shí)鐘周期重新開(kāi)始控制總線(xiàn)。鐘周期重新開(kāi)始控制總線(xiàn)。52DMA工作方式n周期竊?。褐芷诟`?。簄每個(gè)每個(gè)DMA周期只傳送一個(gè)字節(jié)或一個(gè)字就立即釋放周期只傳送一個(gè)字節(jié)或一個(gè)字就立即釋放總線(xiàn)?？偩€(xiàn)。n數(shù)據(jù)塊傳送：數(shù)據(jù)塊傳送：nDMAC在申請(qǐng)到總線(xiàn)后，將一塊數(shù)據(jù)傳送完后才釋

22、在申請(qǐng)到總線(xiàn)后，將一塊數(shù)據(jù)傳送完后才釋放總線(xiàn)，而不管中間放總線(xiàn)，而不管中間DREQ是否有效。是否有效。n直接存取方式：直接存取方式：nDMA的數(shù)據(jù)傳送請(qǐng)求直接發(fā)到主存儲(chǔ)器，在得到響的數(shù)據(jù)傳送請(qǐng)求直接發(fā)到主存儲(chǔ)器，在得到響應(yīng)后，整個(gè)工作過(guò)程在應(yīng)后，整個(gè)工作過(guò)程在DMA控制器中由硬件完成?？刂破髦杏捎布瓿伞Ｖ芷诟`取的DMA方式：NYN允許允許DMADMAC請(qǐng)求總線(xiàn)請(qǐng)求總線(xiàn)CPU響應(yīng)響應(yīng), DMAC獲總線(xiàn)控制權(quán)獲總線(xiàn)控制權(quán)DMA傳送一個(gè)數(shù)據(jù)傳送一個(gè)數(shù)據(jù)塊結(jié)束？塊結(jié)束？釋放總線(xiàn)至少一個(gè)總線(xiàn)周期釋放總線(xiàn)至少一個(gè)總線(xiàn)周期地址增量，計(jì)數(shù)器減量地址增量，計(jì)數(shù)器減量DMAC釋放總線(xiàn)釋放總線(xiàn)Y測(cè)試測(cè)試I/O的的

23、DREQ DMA請(qǐng)求？請(qǐng)求？54DMA控制方式n數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸由由DMA硬件來(lái)控制，數(shù)據(jù)硬件來(lái)控制，數(shù)據(jù)直接在內(nèi)直接在內(nèi)存和外設(shè)之間交換，可以達(dá)到很高的傳輸速率。存和外設(shè)之間交換，可以達(dá)到很高的傳輸速率。n控制復(fù)雜，硬件成本相對(duì)較高。控制復(fù)雜，硬件成本相對(duì)較高。556.4 中斷技術(shù)56掌握：n中斷的基本概念中斷的基本概念n中斷響應(yīng)的一般過(guò)程中斷響應(yīng)的一般過(guò)程n中斷向量表及其初始化中斷向量表及其初始化n8088/8086中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)57一、中斷的基本概念n中斷：中斷：nCPU執(zhí)行程序時(shí)，由于發(fā)生了某種隨機(jī)的事件執(zhí)行程序時(shí)，由于發(fā)生了某種隨機(jī)的事件(外外部或內(nèi)部部或內(nèi)部)，引起，引起CPU暫

24、時(shí)中斷正在運(yùn)行的程序，暫時(shí)中斷正在運(yùn)行的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行一段特殊的服務(wù)程序轉(zhuǎn)去執(zhí)行一段特殊的服務(wù)程序(稱(chēng)為中斷服務(wù)程序稱(chēng)為中斷服務(wù)程序或中斷處理程序或中斷處理程序)，以處理該事件，該事件處理完，以處理該事件，該事件處理完后又返回被中斷的程序繼續(xù)執(zhí)行，這一過(guò)程稱(chēng)為中后又返回被中斷的程序繼續(xù)執(zhí)行，這一過(guò)程稱(chēng)為中斷。斷。58中斷源n引起引起CPU中斷的事件，發(fā)出中斷請(qǐng)求的來(lái)源。中斷的事件，發(fā)出中斷請(qǐng)求的來(lái)源。內(nèi)部中斷內(nèi)部中斷外部中斷外部中斷異常中斷異常中斷軟件中斷軟件中斷可屏蔽中斷可屏蔽中斷非屏蔽中斷非屏蔽中斷異常事件引起異常事件引起中斷指令引起中斷指令引起INTR中斷中斷NMI中斷中斷59引入中斷的

25、原因n提高數(shù)據(jù)傳輸率；提高數(shù)據(jù)傳輸率；n避免了避免了CPU不斷檢測(cè)外設(shè)狀態(tài)的過(guò)程，提高了不斷檢測(cè)外設(shè)狀態(tài)的過(guò)程，提高了CPU的利用率。的利用率。n實(shí)現(xiàn)對(duì)特殊事件的實(shí)時(shí)響應(yīng)。實(shí)現(xiàn)對(duì)特殊事件的實(shí)時(shí)響應(yīng)。60二、外部中斷響應(yīng)的一般過(guò)程n中斷請(qǐng)求中斷請(qǐng)求n中斷源識(shí)別及中斷判優(yōu)中斷源識(shí)別及中斷判優(yōu)n中斷響應(yīng)中斷響應(yīng)n中斷處理（服務(wù)）中斷處理（服務(wù)）n中斷返回中斷返回61中斷請(qǐng)求n中斷請(qǐng)求信號(hào)應(yīng)保持到中斷被處理為止；中斷請(qǐng)求信號(hào)應(yīng)保持到中斷被處理為止；nCPU響應(yīng)中斷后，中斷請(qǐng)求信號(hào)應(yīng)及時(shí)撤銷(xiāo)。響應(yīng)中斷后，中斷請(qǐng)求信號(hào)應(yīng)及時(shí)撤銷(xiāo)。NMIINTR62中斷源識(shí)別n軟件查詢(xún)法軟件查詢(xún)法n中斷矢量法中斷矢量法n由

26、中斷源提供中斷類(lèi)型號(hào)，由中斷源提供中斷類(lèi)型號(hào)，CPU根據(jù)類(lèi)型確定根據(jù)類(lèi)型確定中斷源。中斷源。中斷源識(shí)別及判優(yōu)由硬件系統(tǒng)完成中斷源識(shí)別及判優(yōu)由硬件系統(tǒng)完成63中斷判優(yōu)n當(dāng)有多個(gè)中斷源同時(shí)提出請(qǐng)求時(shí)，需要確定當(dāng)有多個(gè)中斷源同時(shí)提出請(qǐng)求時(shí)，需要確定首先響應(yīng)哪一個(gè)中斷源。首先響應(yīng)哪一個(gè)中斷源。n優(yōu)先級(jí)法則優(yōu)先級(jí)法則n低優(yōu)先級(jí)的中斷程序允許被高優(yōu)先級(jí)的中斷源低優(yōu)先級(jí)的中斷程序允許被高優(yōu)先級(jí)的中斷源所中斷所中斷n排隊(duì)法則排隊(duì)法則n先來(lái)先響應(yīng)先來(lái)先響應(yīng)中斷嵌套中斷嵌套64中斷判優(yōu)n軟件判優(yōu)軟件判優(yōu)n順序查詢(xún)中斷請(qǐng)求，先查詢(xún)的先服務(wù)順序查詢(xún)中斷請(qǐng)求，先查詢(xún)的先服務(wù)n即先查詢(xún)的優(yōu)先級(jí)別高即先查詢(xún)的優(yōu)先級(jí)別高n硬

27、件判優(yōu)硬件判優(yōu)n鏈?zhǔn)脚袃?yōu)、并行判優(yōu)（中斷向量法）鏈?zhǔn)脚袃?yōu)、并行判優(yōu)（中斷向量法）菊花鏈邏輯電路菊花鏈邏輯電路INTAinIREQINTR&=1 1INTAoutDB三態(tài)門(mén)三態(tài)門(mén)中中斷斷向向量量碼碼E外設(shè)接口外設(shè)接口中斷確認(rèn)中斷確認(rèn)菊花鏈菊花鏈邏輯電路邏輯電路66中斷響應(yīng)n向中斷源發(fā)出向中斷源發(fā)出INTA中斷響應(yīng)信號(hào)；中斷響應(yīng)信號(hào)；n關(guān)中斷關(guān)中斷n保護(hù)硬件現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)硬件現(xiàn)場(chǎng)n將將FLAGS壓入堆棧壓入堆棧n保護(hù)斷點(diǎn)保護(hù)斷點(diǎn)n將將CS、IP壓入堆棧壓入堆棧n獲得中斷服務(wù)程序入口地址獲得中斷服務(wù)程序入口地址由由硬硬件件系系統(tǒng)統(tǒng)完完成成67中斷處理n執(zhí)行中斷服務(wù)子程序執(zhí)行中斷服務(wù)子程序n中斷服務(wù)子程序的

28、特點(diǎn)：中斷服務(wù)子程序的特點(diǎn)：n為為“遠(yuǎn)過(guò)程遠(yuǎn)過(guò)程”n用用IRET指令返回指令返回68中斷服務(wù)子程序完成的工作n關(guān)中斷，保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，保護(hù)斷點(diǎn)，找入口地址關(guān)中斷，保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，保護(hù)斷點(diǎn)，找入口地址n保護(hù)軟件現(xiàn)場(chǎng)（參數(shù)）保護(hù)軟件現(xiàn)場(chǎng)（參數(shù)）n開(kāi)中斷（開(kāi)中斷（STI）n中斷處理中斷處理n關(guān)中斷（關(guān)中斷（CLI）n恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)n中斷返回中斷返回69中斷返回n執(zhí)行執(zhí)行IRET指令，使指令，使IP、CS和和FLAGS從堆棧彈從堆棧彈出出恢復(fù)斷點(diǎn)和硬件現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)斷點(diǎn)和硬件現(xiàn)場(chǎng)中斷處理過(guò)程流程70中斷請(qǐng)求識(shí)別中斷源關(guān)中斷保護(hù)硬件現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)斷點(diǎn)確定中斷服務(wù)程序入口地址保護(hù)軟件現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)中斷執(zhí)行中斷服務(wù)程序關(guān)中斷恢復(fù)軟件現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)斷點(diǎn)開(kāi)中斷中斷返回恢復(fù)硬件現(xiàn)場(chǎng)71三、8088/8086中斷系統(tǒng)內(nèi)部中斷內(nèi)部中斷外部中斷外部中斷異常中斷異常中斷軟件中斷軟件中