第8章 輸入輸出方法 匯編語言程序設(shè)計 教學(xué)課件

第8章輸入輸出方法

8.1輸入輸出的基本概念

8.2無條件方式輸入輸出

8.3查詢方式輸入輸出

8.4中斷方式輸入輸出

本章要點

習(xí)題八返回章目錄第8章輸入輸出方法返回章目錄8.1輸入輸出的基本概念

從第2章的圖2.1可以看到，計算機(jī)的硬件系統(tǒng)由CPU、內(nèi)存、外設(shè)三大部分構(gòu)成，它們相互之間通過一組信息傳遞的公共通道──總線聯(lián)系在一起的。CPU和內(nèi)存構(gòu)成了計算機(jī)的主機(jī)部分，是計算機(jī)中的高速設(shè)備。而大多數(shù)外部設(shè)備都是慢速設(shè)備，用來把從主機(jī)以外采集到的數(shù)據(jù)送入主機(jī)內(nèi)部，或者把主機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)傳遞到外部，外設(shè)中的外部存儲器還可以存儲大量的數(shù)據(jù)。那么，CPU作為計算機(jī)的核心，它又是如何控制外設(shè)的呢？8.1輸入輸出的基本概念

8.1.1外設(shè)接口外部設(shè)備的種類繁多，功能各不相同，控制的方法也各式各樣。很多外設(shè)由于速度與信號的關(guān)系，無法直接連接在總線上與主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，需要在系統(tǒng)總線與外設(shè)之間設(shè)置一個“適配器”，又稱為“接口”，用于把CPU來的控制命令轉(zhuǎn)換成外設(shè)的控制信號，把外設(shè)的工作情況轉(zhuǎn)換成CPU可以讀取并處理的狀態(tài)信號。接口部件擔(dān)負(fù)著總線信號與外設(shè)信號的轉(zhuǎn)接工作。它一頭與外設(shè)相連，能夠從外設(shè)接收數(shù)據(jù)或向外設(shè)發(fā)出信號，另一頭連接在系統(tǒng)總線上，能夠直接接收來自總線的數(shù)據(jù)和控制信號，或者在適當(dāng)?shù)臅r候往總線發(fā)送數(shù)據(jù)。8.1.1外設(shè)接口CPU能夠與內(nèi)存進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，也可以與外設(shè)接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，兩者工作的方式是非常相似的。從第2章的描述中我們已經(jīng)知道，CPU如果要從內(nèi)存讀或向內(nèi)存寫一個數(shù)據(jù)，總是先在地址總線上發(fā)出地址信號，以選定操作對象，然后在控制總線上發(fā)出控制信號，通知操作對象完成什么樣的操作，數(shù)據(jù)總線則提供被交換的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳遞的通道。CPU總是通過總線，以發(fā)送地址信號的方式選擇操作對象，對內(nèi)存對外設(shè)接口都是如此。所以，計算機(jī)系統(tǒng)中對內(nèi)存進(jìn)行了編號，就是內(nèi)存的物理地址，對外設(shè)接口也進(jìn)行了編號，這個號碼稱作“外設(shè)端口號”。每一個端口號對應(yīng)外設(shè)接口中的一個存放字節(jié)型數(shù)據(jù)的元件，稱為一個“外設(shè)端口”。一個外設(shè)接口中往往需要多個外設(shè)端口，占據(jù)多個外設(shè)端口號。CPU控制外設(shè)就是通過從這些外設(shè)端口中讀取數(shù)據(jù)以及向它們發(fā)送數(shù)據(jù)實現(xiàn)的。CPU能夠與內(nèi)存進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，也可以與外設(shè)接在計算機(jī)內(nèi)外數(shù)據(jù)交換過程中，外設(shè)總是處于從屬狀態(tài)，它受來自總線信號的控制，按控制命令的要求完成相應(yīng)的操作，并且可以從主機(jī)接收或向主機(jī)提供數(shù)據(jù)。所以大多數(shù)外設(shè)接口從功能上可以分為控制部件、狀態(tài)部件和數(shù)據(jù)部件三大組成部分?？刂撇考址Q為命令部件，專用于接收來自主機(jī)的操作命令，并轉(zhuǎn)換成對外設(shè)的控制信號；狀態(tài)部件負(fù)責(zé)向主機(jī)轉(zhuǎn)達(dá)外設(shè)的當(dāng)前工作情況；數(shù)據(jù)部件是內(nèi)外數(shù)據(jù)交換的緩沖器，臨時存放需要傳遞的數(shù)據(jù)。在計算機(jī)內(nèi)外數(shù)據(jù)交換過程中，外設(shè)總是處于從屬通常，三大部件中的每個部件至少占據(jù)1個外設(shè)端口地址，每個端口都以字節(jié)為基本構(gòu)成單位，因而1個外設(shè)接口一般最少占用3個端口地址。但是，有些外設(shè)能夠接受的控制命令很少，只需要1字節(jié)中的1位或2位就夠了，這時可以用1個控制端口的8個位分別控制不同的外設(shè)，把不同外設(shè)的接口集中在一起，共同占據(jù)一個外設(shè)端口號。另一方面，接口中的命令部件只用于接收控制命令，CPU對命令部件只寫不讀。狀態(tài)部件剛好相反，只用于向CPU提供狀態(tài)信息，CPU對它只讀不寫。因而有些接口把命令部件與狀態(tài)部件設(shè)計為共同占用1個外設(shè)端口號，由總線上的“讀”或“寫”信號區(qū)分究竟哪個部件是當(dāng)前的數(shù)據(jù)傳遞對象。通常，三大部件中的每個部件至少占據(jù)1個外設(shè)端8.1.28088的獨立編址方式無論是內(nèi)存還是外設(shè)端口，都是以字節(jié)為基本的數(shù)據(jù)單位。當(dāng)總線上出現(xiàn)有效的地址信號時，每個字節(jié)型內(nèi)存儲器或外設(shè)端口都能夠根據(jù)地址信號，判斷自己是否被選中為數(shù)據(jù)傳遞的對象（完成這種判斷的是地址譯碼器），沒有被選中的自動不參與本次總線上的數(shù)據(jù)傳遞。從這個角度說，只要為內(nèi)存和外設(shè)端口分別安排不同的地址，就可以從地址信號本身區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)傳遞的對象是內(nèi)存還是外設(shè)端口，從而把各個內(nèi)存字節(jié)與外設(shè)端口編排一套地址號碼，這種編排地址的方式稱為“統(tǒng)一編址”或“混合編址”。8.1.28088的獨立編址方式8088采用的是另一種編址方式。由于8088CPU在數(shù)據(jù)交換時除了能夠發(fā)出地址信號外，還有一根特別的信號線（IO/M）可以發(fā)出兩種不同的信號。當(dāng)這根信號線上發(fā)出高電位信號時，表示當(dāng)前總線上是外設(shè)操作；反之，這根信號線上是低電位時，表示當(dāng)前總線上是內(nèi)存操作。設(shè)計計算機(jī)系統(tǒng)時就可以利用這根信號線上的信號，區(qū)分操作對象是內(nèi)存還是外設(shè)。這時，各個內(nèi)存字節(jié)與外設(shè)端口可以分開編排兩套號碼，分別稱為內(nèi)存地址與外設(shè)地址。當(dāng)CPU需要讀寫數(shù)據(jù)時，同時發(fā)出地址信號和IO/M信號，這些信號一起送到地址譯碼器，地址信號選擇了具體的地址號碼，而IO/M信號則選擇內(nèi)存還是外設(shè)。這種把內(nèi)存和外設(shè)端口分開各自編址的方式稱為“獨立編址”。8088采用的是另一種編址方式。由于8088C

8.1.3控制外設(shè)的指令由于8088采取了獨立編址方式，就需要有特殊的指令控制對外設(shè)端口的操作。8088系統(tǒng)設(shè)計有兩條專用指令：IN和OUT?！局噶罡袷健縄Nd1,d2【功能】從d2指明的外設(shè)端口中讀取1字節(jié)或2字節(jié)數(shù)據(jù)，送到操作數(shù)d1指出的地方?！菊f明】（1）8088系統(tǒng)限制d1只能是AL或AX。當(dāng)外設(shè)端口號不超過255時，d2操作數(shù)可直接寫端口號碼，是外設(shè)的直接尋址方式；端口號超過255時，必須先把端口號放在DX中，以DX作為d2操作數(shù)，這是外設(shè)的間接尋址方式。8.1.3控制外設(shè)的指令（2）當(dāng)d1是AL時，該指令從指定的端口中讀1字節(jié)數(shù)據(jù)；當(dāng)d1是AX時，CPU將從d2對應(yīng)的端口讀1字節(jié)數(shù)據(jù)到AL，從下一個端口號讀1字節(jié)數(shù)據(jù)到AH，即總共讀取16位數(shù)據(jù)送到AX中?！局噶罡袷健縊UTd1,d2【功能】把操作數(shù)d2指明的1字節(jié)或2字節(jié)數(shù)據(jù)送到d1對應(yīng)的外設(shè)端口中?！菊f明】（1）d2只能是AL或AX。當(dāng)外設(shè)端口號不超過255時，d1操作數(shù)可直接寫端口號碼；端口號超過255時，必須先把端口號放在DX中，以DX作為d1操作數(shù)。（2）當(dāng)d1是AL時，該指令從指定的端口中讀1字（2）當(dāng)d2是AL時，該指令把AL中的8位數(shù)據(jù)送往d1指定的外設(shè)端口；當(dāng)d2是AX時，該指令把AL中的8位數(shù)據(jù)送到d1對應(yīng)的端口，把AH中的8位數(shù)據(jù)送往下一端口，即把16位數(shù)據(jù)送到d1對應(yīng)的端口及下一端口中。IN和OUT指令專門用于外設(shè)操作，必須與內(nèi)存操作嚴(yán)格區(qū)分開。下面的例8.1用來說明IN、OUT指令與內(nèi)存操作的MOV指令之間的差別，并請讀者體會在數(shù)據(jù)傳遞期間IO/M信號的作用。（2）當(dāng)d2是AL時，該指令把AL中的8位數(shù)據(jù)送往【例8.1】說明下面各指令或程序段的功能。 （1）MOVDX,61H INAL,DX （2）MOVBX,61H MOVAL,[BX] （3）OUT21H,AL （4）MOVSI,21H MOV[SI],AL【例8.1】說明下面各指令或程序段的功能。【解】（1）先把立即數(shù)61H放到DX中，然后以DX中的61H作為外設(shè)端口號，從相應(yīng)的外設(shè)端口讀取1字節(jié)數(shù)據(jù)送到AL中。（2）先把立即數(shù)61H放到BX中，然后以BX中的61H作為偏移地址，以缺省段寄存器DS中的值為段地址，從相應(yīng)的內(nèi)存中取出1字節(jié)數(shù)據(jù)送到AL中。（3）把AL中的1字節(jié)數(shù)據(jù)送往21H號外設(shè)端口。（4）先把立即數(shù)21H放到SI中，然后以SI中的21H作為偏移地址，以缺省段寄存器DS中的值為段地址，把AL中的1字節(jié)數(shù)據(jù)送到相應(yīng)的內(nèi)存中。

【解】8.1.4輸入輸出方式外部設(shè)備是多種多樣的，不同的設(shè)備需要不同的控制方法。CPU與外設(shè)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞時需要考慮外設(shè)的性能。對于多數(shù)慢速外設(shè)而言，如果CPU傳送來的數(shù)據(jù)速度太快，外設(shè)來不及處理，就可能造成數(shù)據(jù)丟失；如果外設(shè)還沒有準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)，CPU就已經(jīng)發(fā)出了讀操作命令，將讀不到正確的數(shù)據(jù)。因此，計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi)外數(shù)據(jù)交換時，必須根據(jù)外設(shè)的特點采用適當(dāng)?shù)男问健？偟膩碚f，主機(jī)與外設(shè)之間數(shù)據(jù)交換的方法有4種：無條件方式、查詢方式、中斷方式、DMA方式。8.1.4輸入輸出方式

1．無條件方式又稱為直接方式，是指CPU可在任何時刻直接以外設(shè)操作指令與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。顯然，這種方式對外設(shè)有很高的要求，它必須能像內(nèi)存一樣時刻準(zhǔn)備著與CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，并且能夠跟上CPU的速度，保證傳送的信息的正確性。

2．查詢方式使用查詢方式工作的外設(shè)必須至少有兩個部件，其中之一是狀態(tài)部件。CPU每一次與外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換之前，先從狀態(tài)部件讀取信息，判斷外設(shè)是否處于“就緒”（Ready）狀態(tài)。如果來自外設(shè)的狀態(tài)信息反映出外設(shè)“沒有準(zhǔn)備好”或正“忙”（Busy），說明還不能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞；反之，當(dāng)CPU檢測到外設(shè)已準(zhǔn)備好（Ready）后，可以與外設(shè)進(jìn)行一次數(shù)據(jù)交換。1．無條件方式3．中斷方式這是指每當(dāng)外設(shè)準(zhǔn)備好、能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞時，就向CPU發(fā)出一個特殊的請求信號，稱為中斷請求信號。CPU收到中斷請求后，暫停當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)而執(zhí)行一段預(yù)先設(shè)計好的中斷服務(wù)程序，完成對外設(shè)的數(shù)據(jù)交換。執(zhí)行完中斷服務(wù)程序后，CPU仍回到被暫停的程序繼續(xù)執(zhí)行。

4．直接存儲器存取DMA（DirectMemoryAccess）方式這是一種不通過CPU，在內(nèi)存與外設(shè)之間直接進(jìn)行高速數(shù)據(jù)交換的方法。通常，系統(tǒng)總線是在CPU的控制之下，CPU總是作為數(shù)據(jù)傳遞的一方，內(nèi)存與外設(shè)其中之一作為另一方。當(dāng)大量的數(shù)據(jù)需要傳遞時，在主機(jī)內(nèi)部，數(shù)據(jù)不3．中斷方式可能完全放在CPU中，只能放在內(nèi)存中。在CPU控制下進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的傳遞，就必須把內(nèi)存中的數(shù)據(jù)讀到CPU中，然后再寫往外設(shè)，或者反方向，先把數(shù)據(jù)從外設(shè)讀入CPU再寫往內(nèi)存?？梢?，數(shù)據(jù)必須以CPU作為過渡，才能到達(dá)它的目的地。DMA方式正是避免了這種過渡，讓數(shù)據(jù)不經(jīng)過CPU，直接從內(nèi)存送到外設(shè)，或者反之。進(jìn)行DMA方式的數(shù)據(jù)傳遞必須有一個前提條件，就是CPU能夠讓出總線的控制權(quán)，交由DMA方式數(shù)據(jù)傳遞的專用控制器控制，當(dāng)數(shù)據(jù)傳遞結(jié)束后，CPU再收回總線控制權(quán)。8088CPU支持這樣的總線操作方式，因而8088系統(tǒng)可以進(jìn)行DMA方式的數(shù)據(jù)傳遞。可能完全放在CPU中，只能放在內(nèi)存中。在CPU控制下進(jìn)行大量DMA控制器專門用于控制內(nèi)存與外設(shè)之間的直接數(shù)據(jù)傳遞，但是它沒有數(shù)據(jù)處理能力。在一些計算機(jī)系統(tǒng)中還設(shè)計有帶有處理能力的專用數(shù)據(jù)傳送芯片，其工作方式與DMA方式很相似，也需要CPU在適當(dāng)?shù)臅r候讓出總線供其使用，這種數(shù)據(jù)傳遞方式稱為“專用處理機(jī)方式”。8088微型計算機(jī)不使用處理機(jī)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，DMA方式需要涉及計算機(jī)硬件的內(nèi)容過多，所以本書都不做詳細(xì)介紹。DMA控制器專門用于控制內(nèi)存與外設(shè)之間的直接系統(tǒng)總線端口61H:P7P6P5P4P3P2P1P0 1.193MHz定時器AB與門放大電路揚(yáng)聲器圖8.1揚(yáng)聲器與系統(tǒng)總線的連接8.2無條件方式輸入輸出計算機(jī)系統(tǒng)中的揚(yáng)聲器是一種簡單的輸出設(shè)備，可以隨時從CPU接收控制命令。圖8.1是揚(yáng)聲器的連接原理圖。系統(tǒng)總線端口61H:P7P6P5P4P3揚(yáng)聲器發(fā)聲的基本原理是振動。揚(yáng)聲器口上的一層薄膜在電信號控制下往復(fù)振動產(chǎn)生聲音，每秒鐘振動的次數(shù)就是所發(fā)出的聲音的頻率，振動的幅度決定聲音的強(qiáng)度。由于控制揚(yáng)聲器的信號是二進(jìn)制的開關(guān)信號，不能對流過揚(yáng)聲器的電流的大小進(jìn)行控制，因而不能控制揚(yáng)聲器薄膜的振幅，所以小揚(yáng)聲器只能發(fā)出固定強(qiáng)度的聲音。但開關(guān)信號變化的頻率是可控的，CPU正是通過控制開關(guān)信號的頻率，讓揚(yáng)聲器發(fā)出不同頻率的聲音。揚(yáng)聲器發(fā)聲的基本原理是振動。揚(yáng)聲器口上的一層薄由圖8.1可以看到，控制揚(yáng)聲器的信號有兩個來源，它們通過與門之后送往放大電路并控制揚(yáng)聲器發(fā)聲。系統(tǒng)中的61H號端口是一個可讀寫的外設(shè)端口，能夠存放一字節(jié)數(shù)據(jù)，其中的最低兩位就用來控制送往小揚(yáng)聲器的兩個信號源。最低位P0為0可以保證送往與門A輸入端的信號為高電位，這時只需要交替變化次低位P1的值，控制與門的另一個輸入端B端的信號即可。除此之外，還要控制P1變化的頻率，比如要讓揚(yáng)聲器發(fā)出500?Hz的聲音，就是要使P1位上的信號每秒鐘變化500次，即每0.002秒是一個變化周期，因而要讓P1位維持高電位（即置P1位為1）0.001秒，然后變成低電位，再維持0.001秒，如此交替變化。而發(fā)聲時間則通過控制P1位交替變化的次數(shù)來掌握，比如讓揚(yáng)聲器在1秒鐘內(nèi)保持發(fā)出500?Hz的聲音，就要讓P1位交替變化500次。由圖8.1可以看到，控制揚(yáng)聲器的信號有兩個來控制時間并不是件容易的事。如果要準(zhǔn)確控制時間，可以參照微機(jī)原理中有關(guān)定時器的內(nèi)容，采用后面說明的中斷方式。在此只是為了說明直接數(shù)據(jù)傳送的原理，故簡化時間控制的方法，采用循環(huán)延遲的方式實現(xiàn)。需要說明的是，例8.2的程序雖然可以在各種檔次的PC機(jī)上運(yùn)行，但發(fā)出的聲音頻率有可能不一樣。這是因為不同檔次的機(jī)器執(zhí)行循環(huán)延遲所花費(fèi)的時間不同，而程序本身就是利用這個延遲來控制音頻的?？刂茣r間并不是件容易的事。如果要準(zhǔn)確控制時間，【例8.2】利用無條件數(shù)據(jù)傳送方式，讓計算機(jī)的揚(yáng)聲器在1秒鐘內(nèi)保持發(fā)出500Hz的聲音?！窘狻客暾某绦蛉缦拢篸elnum=14000staSEGMENTSTACKDW1024DUP（0）staENDScodeSEGMENTASSUMECS:code,SS:sta【例8.2】利用無條件數(shù)據(jù)傳送方式，讓計算機(jī)的揚(yáng)聲delayPROCNEAR;時間延遲子程序，以CX中的值作為PUSHAX;循環(huán)次數(shù)，做若干次的乘法產(chǎn)生時PUSHDX;間延遲的效果del:IMULAX;用乘法指令延遲，執(zhí)行時間較長LOOPdelPOPDXPOPAXRETdelayENDPmain:MOVCX,500sou:PUSHCXdelayPROCNEAR;時間 INAL,61H;讀出原61H端口的數(shù)據(jù)ANDAL,11111100B;清最低兩位OUT61H,AL;送低電位到P1MOVCX,delnum;取控制延遲時間的循環(huán)次數(shù)值CALLdelayINAL,61HORAL,00000010B;置P1位為1OUT61H,ALMOVCX,delnum

INAL,61HCALLdelayPOPCXLOOPsouMOVAX,4C00HINT21HcodeENDSENDmain從這個例子可以看出，對揚(yáng)聲器的控制是不需要任何條件的，程序中在向61H號端口送數(shù)據(jù)時根本不考慮揚(yáng)聲器是否準(zhǔn)備好、是否可接收數(shù)據(jù)等問題。由端口61H到放大電路構(gòu)成了揚(yáng)聲器的接口電路，該接口以系統(tǒng)總線上送來的信號驅(qū)動薄膜的振動，按無條件方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。CALLdelay8.3查詢方式輸入輸出大多數(shù)外設(shè)不可能像揚(yáng)聲器那樣工作，這些外設(shè)處理數(shù)據(jù)的速度和提供數(shù)據(jù)的速度往往比主機(jī)內(nèi)部速度慢得多，因而CPU與這類設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞前必須先判斷它們是否“就緒”。CPU以查詢方式從外設(shè)讀取一批數(shù)據(jù)，以及向外設(shè)送出一批數(shù)據(jù)的流程如圖8.2所示。8.3查詢方式輸入輸出Y讀狀態(tài)端口 Ready？處理完？NYN向數(shù)據(jù)端口寫一個數(shù)據(jù)或向命令端口發(fā)一個操作命令（b）查詢方式輸出操作流程（a）查詢方式輸入操作流程讀狀態(tài)端口 Ready？從數(shù)據(jù)端口讀一個數(shù)據(jù)處理完？NYNYY讀狀態(tài)端口 Ready？處理完？NYN向數(shù)據(jù)端口寫打印機(jī)是一種可以按查詢方式工作的輸出外設(shè)，它與主機(jī)連接的接口部件是打印機(jī)適配器，也就是平常所說的“標(biāo)準(zhǔn)并行接口”或“并口”。打印機(jī)接口中的三大部件齊備，它們各自占據(jù)一個外設(shè)端口號碼，分別是：數(shù)據(jù)部件──378H；狀態(tài)部件──379H；控制部件──37AH。狀態(tài)端口各位的含義如下：BusyACKPESELECTERROR

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1D0打印機(jī)是一種可以按查詢方式工作的輸出外設(shè)，它（1）D7位：是打印機(jī)的“忙”信號。這一位為0表示打印機(jī)當(dāng)前正處于“忙”狀態(tài)，為1表示打印機(jī)不忙。（2）D6位：是打印機(jī)送回的認(rèn)可信號。當(dāng)打印機(jī)從接口中正確接收1字節(jié)數(shù)據(jù)后，就送回一個低電位的認(rèn)可信號，這個信號只維持很短的時間，然后又恢復(fù)高電位。（3）D5位：缺紙信號。這一位為1表示打印機(jī)無紙，因而無法打印，為0時表示正常工作。（4）D4位：聯(lián)機(jī)信號。這一位為1表示正處于聯(lián)機(jī)工作狀態(tài)，為0表示沒有聯(lián)機(jī)，這時不能工作。（5）D3位：出錯信號。為0表示打印機(jī)內(nèi)部出現(xiàn)錯誤，不能工作，為1則正常。（1）D7位：是打印機(jī)的“忙”信號。這一位為0表示控制端口各位的含義如下：INTSELECTINITAutoFeedSTBD7D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

（1）D4位：允許中斷信號。將該位置1，允許打印機(jī)以中斷方式工作，為0則不允許。（2）D3位：聯(lián)機(jī)命令。置1將設(shè)置打印機(jī)的聯(lián)機(jī)工作方式，控制打印機(jī)時總是把這一位置1，否則打印機(jī)不能正常工作。打印機(jī)正常打印時這一位需要保持1?？刂贫丝诟魑坏暮x如下：INTSELECTINITAuto（3）D2位：初始化信號。正常工作時總是把這一位置1，需要把打印機(jī)重新初始化時，則在這一位先清0再置1，并且要維持清0的時間0.05秒以上。初始化又稱作打印機(jī)復(fù)位，復(fù)位時可觀察到的現(xiàn)象是打印頭回到最左邊。（4）D1位：自動走紙。置1要求打印機(jī)在打印完一行后（回車時）自動走紙，清0時則需要向打印機(jī)輸出換行符（0AH）控制走紙。這一位通常被置為0。（5）D0位：選通信號。CPU通過在這一位上先置1再清0，通知打印機(jī)從數(shù)據(jù)部件中取走一字節(jié)數(shù)據(jù)并打印。把圖8.2中查詢輸出的流程稍做修改，可以作為控制打印機(jī)以查詢方式工作的程序流程，如圖8.3所示。（3）D2位：初始化信號。正常工作時總是把這一位置計數(shù)器清0讀狀態(tài)端口Ready?送數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)端口送先高后低的STB信號打印完？計數(shù)器加1，取下一數(shù)據(jù)NYYN結(jié)束圖8.3查詢方式控制打印機(jī)計數(shù)器清0讀狀態(tài)端口Ready?送數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)端口送先【例8.3】控制打印機(jī)以查詢方式工作，打印26個英文字母，共打印30行?！窘狻縮taSEGMENTSTACKDB1024DUP（0）staENDSdataSEGMENTprintDB'abcdefghijklmnopqrstuvwxyz',0DH,0AHdataENDScodeSEGMENTASSUMECS:code,SS:sta,DS:data【例8.3】控制打印機(jī)以查詢方式工作，打印26initPROCNEAR;打印機(jī)初始化程序MOVDX,37AHMOVAL,08HOUTDX,ALMOVCX,1000init1:LOOPinit1;延遲，維持初始化信號一段時間MOVAL,0CHOUTDX,AL;結(jié)束初始化，保持聯(lián)機(jī)RETinitENDPinitPROCNEARstart:MOVAX,dataMOVDS,AXMOVCX,30;30行again:LEABX,print;待打印字符串首地址存放于BX中next:MOVDX,379Hwait:INAL,DXTESTAL,80HJZwait;打印機(jī)忙，轉(zhuǎn)去再讀狀態(tài)端口DECDX;數(shù)據(jù)端口號MOVAL,[BX]OUTDX,AL;送數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)端口暫存MOVDX,37AHMOVAL,0DHstart:MOVAX,dataOUTDX,AL ;置STB信號為1 DECALOUTDX,AL;置STB信號為0CMPBYTEPTR[BX],0AHJZnewlineINCBXJMPnextnewline:LOOPagainMOVAX,4C00HINT21HcodeENDSENDstartOUTDX,AL ;置S8.4中斷方式輸入輸出把例8.3的程序拿到計算機(jī)上去執(zhí)行，可以發(fā)現(xiàn)從鍵盤上發(fā)出程序執(zhí)行命令后，光標(biāo)會停在命令的下一行閃爍，并且打印機(jī)開始工作，直到打印機(jī)打印完所有內(nèi)容后才會出現(xiàn)系統(tǒng)提示符。也就是說，在打印期間，系統(tǒng)是不能做其它事情的。分析一下例8.3的程序可以發(fā)現(xiàn)，它是讓高速的CPU去適應(yīng)低速的打印機(jī)，讓CPU反復(fù)不停地查問打印機(jī)的狀態(tài)，直到打印機(jī)準(zhǔn)備好。由于兩者的速度差很大，很可能會出現(xiàn)CPU查問成千上萬次以后才能等到打印機(jī)準(zhǔn)備好的信號，送出1個字節(jié)的數(shù)據(jù)。顯然，這種數(shù)據(jù)傳遞方式的效率是極低的。8.4中斷方式輸入輸出設(shè)想讓CPU把反復(fù)查問的時間利用起來去做別的事情，而讓打印機(jī)在準(zhǔn)備好接收一個數(shù)據(jù)時就向CPU發(fā)出一個信號。當(dāng)CPU接到這個信號時，暫時停止正在執(zhí)行的工作，以很短的時間為打印機(jī)送出下一個數(shù)據(jù)，然后恢復(fù)原工作。這樣，盡管打印的速度并沒有提高，但把高性能的CPU解放出來，可以做其它的事情，從而提高了整個系統(tǒng)的工作效率。中斷式數(shù)據(jù)傳遞正是基于這種思想。設(shè)想讓CPU把反復(fù)查問的時間利用起來去做別的8.4.1中斷的基本概念

1．中斷CPU暫停正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)去完成另一件工作，完成后再回到原來的程序繼續(xù)執(zhí)行的現(xiàn)象稱為中斷。

2．中斷源能夠?qū)е翪PU中斷的事件稱為中斷源。如果引發(fā)中斷的事件來自CPU的內(nèi)部，這樣的中斷源稱為內(nèi)中斷源，比如CPU執(zhí)行了一個會產(chǎn)生溢出的除法操作，就會產(chǎn)生一個內(nèi)部中斷。如果是由CPU外部的信號引發(fā)中斷，這種中斷源稱為外中斷源，打印機(jī)申請中斷就是一種外中斷源。8.4.1中斷的基本概念3．中斷源分類按照引發(fā)中斷的中斷源的位置不同，8088系統(tǒng)把中斷源分為內(nèi)中斷源和外中斷源兩大類。來自CPU內(nèi)部的中斷請求是內(nèi)中斷源，8088系統(tǒng)的內(nèi)中斷源有除法溢出、執(zhí)行中斷指令和單步中斷（CPU每執(zhí)行一條指令都產(chǎn)生一次的中斷請求，主要用于程序的調(diào)試）。外中斷源是來自CPU芯片外的中斷請求信號，8088芯片有兩個引腳可以接收外中斷請求信號，分別是NMI和INTR，并且8088對這兩個引腳上的中斷請求信號的處理方式不太一樣。根據(jù)中斷信號來自哪一個引腳，外中斷源又再分為兩類：把中斷請求信號通過NMI引腳送往CPU的中斷源稱為不可屏蔽外中斷源，INTR上的則稱為可屏蔽外中斷源。也可以按產(chǎn)生中斷請求的方式不同，把中斷源分為軟件中斷源和硬件中斷源，由它們導(dǎo)致的中斷又分別稱為軟中斷和硬中斷。除法溢出中斷、單步中斷是內(nèi)中斷源中的硬中斷源，外中斷源都是硬中斷源。軟中斷則是由指令系統(tǒng)中的中斷指令導(dǎo)致的中斷。3．中斷源分類4．中斷號在計算機(jī)系統(tǒng)中，各種中斷源都被統(tǒng)一地編排了一個互不相同的號碼，用以唯一地標(biāo)識一個中斷源，這個號碼稱為中斷號。在8088系統(tǒng)中，中斷號的有效范圍是0到255。常用的中斷號與中斷源的對應(yīng)關(guān)系見表8.1。5．中斷源識別由于中斷源有不同的類型，向CPU申請中斷的方式也各不相同。當(dāng)CPU知道有中斷請求后，還必須判斷出究竟是幾號中斷請求。CPU確定中斷號的過程稱為中斷源識別。如果中斷請求來自CPU內(nèi)部，CPU內(nèi)有相應(yīng)機(jī)制可以取到內(nèi)中斷請求的中斷號；如果是不可屏蔽外中斷請求，系統(tǒng)只安排了唯一的中斷號（2號）；當(dāng)中斷請求來自CPU的INTR外引腳時，情況就比較復(fù)雜了。4．中斷號

6．中斷優(yōu)先級由于8088共支持256個中斷源，尤其是包括若干硬中斷源，各種中斷源就有同時提出中斷請求的可能。當(dāng)多個中斷申請同時送到8088時，CPU必須能分別輕重緩急妥善處理。CPU分辨各中斷源優(yōu)先次序的方式是預(yù)先把所有中斷源進(jìn)行分級，稱為中斷優(yōu)先級。當(dāng)CPU遇到同時有兩個或兩個以上的中斷申請時，就按它們的優(yōu)先級次序，先為級別最高的中斷源服務(wù)。6．中斷優(yōu)先級8088把所有中斷源劃分為4個等級，以0級為最高，依次降低等級。各中斷源的等級劃分情況是：0級──除單步中斷以外的內(nèi)中斷源；1級──不可屏蔽外中斷源；2級──可屏蔽外中斷源；3級──單步中斷。不同級別中的兩個中斷源同時申請中斷時，CPU可以根據(jù)級別高低決定服務(wù)的先后次序。但同級中的兩個中斷源同時申請又如何處理呢？在0級中斷源中，所有中斷源由CPU執(zhí)行指令產(chǎn)生的，只有執(zhí)行DIV或IDIV指令時才有可能產(chǎn)生08088把所有中斷源劃分為4個等級，以0級為號中斷請求，執(zhí)行一條中斷指令只能產(chǎn)生一個中斷號，而CPU在任何時刻只能執(zhí)行一條指令，所以不可能同時有兩個或兩個以上的0級中斷請求。1級與3級中斷源分別各有一個，不涉及同時產(chǎn)生中斷請求的問題，只有2級比較麻煩。所有可屏蔽外中斷源都處于中斷優(yōu)先級中的2級，這些外中斷源都必須通過CPU的INTR引腳向CPU提出中斷申請，如果它們當(dāng)中出現(xiàn)同時申請的現(xiàn)象，將由中斷控制器處理。在8088系統(tǒng)中，中斷控制器可以把它管轄的所有可屏蔽外中斷源再進(jìn)行內(nèi)部分級，當(dāng)同時出現(xiàn)多個中斷申請時，由中斷控制器判別相互間優(yōu)先級的高低，并把其中最高級別的可屏蔽中斷請求通過INTR送達(dá)CPU。號中斷請求，執(zhí)行一條中斷指令只能產(chǎn)生一個中斷號，而CPU在任7．中斷屏蔽如果某個中斷源發(fā)出中斷請求后，CPU置之不理，繼續(xù)完成自己的工作，這種現(xiàn)象稱為中斷屏蔽。8088系統(tǒng)中對各種中斷分類處理，0級和1級中斷是不能被屏蔽的，當(dāng)CPU收到0級或1級中斷請求時，必須立刻放下正在執(zhí)行的程序進(jìn)行中斷處理；但2級或3級中斷就有被屏蔽的可能。3級中斷是否屏蔽由標(biāo)志寄存器中的TF標(biāo)志位決定，當(dāng)TF＝0時，CPU將不響應(yīng)單步中斷請求。指令系統(tǒng)中沒有專門指令可以直接針對TF標(biāo)志位操作，但可以通過PUSHF和POPF指令達(dá)到修改TF值的目的。2級中斷是否屏蔽受兩個方面的控制：一是標(biāo)志寄存器的IF標(biāo)志位，如果IF＝0，所有的2級中斷源都被屏蔽；另一個可控制2級中斷屏蔽的是中斷控制器，中斷控制器是作為8088系統(tǒng)的一個外設(shè)，CPU可以通過命令的形式通知中斷控制器屏蔽掉幾號中斷請求，這種方式可以只屏蔽2級中斷源中的某幾個而不是屏蔽所有2級中斷。7．中斷屏蔽8．中斷服務(wù)程序CPU響應(yīng)中斷就是暫停正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)而為中斷源進(jìn)行相應(yīng)的服務(wù)，稱為中斷服務(wù)。中斷服務(wù)當(dāng)然是通過執(zhí)行一段程序來實現(xiàn)的。CPU響應(yīng)某個中斷時去執(zhí)行的程序稱為“中斷服務(wù)程序”或“中斷處理程序”。顯然，如果要系統(tǒng)正常工作，中斷服務(wù)程序就必須長期保存在內(nèi)存中，保證CPU隨時可以執(zhí)行它。CPU在兩種情況下會轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序，一是正在執(zhí)行的程序中遇到了一條中斷指令（INT指令），二是硬中斷源產(chǎn)生了中斷請求且沒有被屏蔽。第二種情況是由硬件中斷源引起的中斷，也就是說，不需要CPU去執(zhí)行什么專用指令，只要出現(xiàn)沒被屏蔽的硬中斷申請，就會導(dǎo)致CPU去執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。8．中斷服務(wù)程序各個中斷源都對應(yīng)地有自己的中斷服務(wù)程序，當(dāng)機(jī)器啟動完成后，這些中斷服務(wù)程序是操作系統(tǒng)或ROMBIOS中的程序段。這些中斷服務(wù)程序也是可以修改的，只要用戶程序能夠把一段程序長期保留在內(nèi)存中（即常駐內(nèi)存），并且通知CPU這就是某個中斷的中斷服務(wù)程序。各個中斷源都對應(yīng)地有自己的中斷服務(wù)程序，當(dāng)機(jī)器

9．中斷向量既然每個中斷服務(wù)程序都放在內(nèi)存中，當(dāng)然就有其入口地址，這樣，當(dāng)CPU響應(yīng)中斷時才能知道轉(zhuǎn)到哪里去執(zhí)行中斷服務(wù)程序。入口地址是一個完整的邏輯地址，包括16位的段地址和16位的偏移地址，由總共32位數(shù)據(jù)構(gòu)成，需要占據(jù)4個字節(jié)的存儲空間。把中斷服務(wù)程序的入口地址的各個字節(jié)按照一定的規(guī)則排列起來，構(gòu)成的一個有特定含義的數(shù)據(jù)組合稱為“中斷向量”或“中斷矢量”。8088系統(tǒng)規(guī)定其中斷服務(wù)程序入口地址的4個字節(jié)的排列規(guī)則是：（偏移地址低字節(jié)，偏移地址高字節(jié)，段地址低字節(jié)，段地址高字節(jié)）為了說明的方便，中斷向量通常都用十六進(jìn)制書寫。比如某中斷服務(wù)程序的入口地址在F000:EF05處，表示成中斷向量就是：（05,EF,00,F0）9．中斷向量10．中斷向量表8088系統(tǒng)中共有256個中斷源，每個中斷源都有自己的中斷向量，把所有這些中斷向量集中起來，按照中斷號由0到255的順序，從內(nèi)存物理地址為0處開始依次存放，構(gòu)成一張“中斷向量表”。每個計算機(jī)系統(tǒng)的中斷向量表都有自己固定的位置和長度，8088系統(tǒng)是把這張表放在內(nèi)存的最低端，共占用1024個字節(jié)。圖8.4是中斷向量表的示意圖。10．中斷向量表00000 0號中斷服務(wù)程序偏移地址低字節(jié)00001 0號中斷服務(wù)程序偏移地址高字節(jié)00002 0號中斷服務(wù)程序段地址低字節(jié)000030號中斷服務(wù)程序段地址高字節(jié)000041號中斷服務(wù)程序偏移地址低字節(jié)00005 1號中斷服務(wù)程序偏移地址高字節(jié)00006 1號中斷服務(wù)程序段地址低字節(jié)00007 1號中斷服務(wù)程序段地址高字節(jié)000082號中斷服務(wù)程序偏移地址低字003FF0FFH號中斷服務(wù)程序段地址高字節(jié)…00000 0號中斷服務(wù)程序偏移地址低字節(jié)00001 11．中斷嵌套在CPU執(zhí)行一個低級別的中斷服務(wù)程序時，如果系統(tǒng)中又產(chǎn)生了一個高級別的中斷請求，這時系統(tǒng)會暫停低級中斷服務(wù)，優(yōu)先處理高級別中斷，處理完后再繼續(xù)低級中斷服務(wù)。這種高級別中斷打斷低級別中斷服務(wù)的現(xiàn)象稱為中斷嵌套。中斷嵌套的典型例子是，在一個中斷服務(wù)程序中，需要在屏幕上顯示一些信息，屏幕顯示需要用到后面將要說明的10H號中斷調(diào)用，因此在中斷服務(wù)程序中就會寫有INT10H指令。這是一條內(nèi)中斷調(diào)用指令，是最高級別的中斷，在執(zhí)行到該指令時，系統(tǒng)會轉(zhuǎn)去先進(jìn)行10H號中斷服務(wù)，在屏幕上進(jìn)行顯示，10H號中斷返回后，再繼續(xù)原先低級別的中斷服務(wù)。11．中斷嵌套

8.4.2中斷處理過程不論是軟中斷還是硬中斷，當(dāng)CPU響應(yīng)中斷時，自動完成下列操作：（1）取中斷號n（中斷源識別）。（2）把標(biāo)志寄存器（PSW）的內(nèi)容入棧。（3）當(dāng)前CS的值入棧。（4）當(dāng)前IP的值入棧。（5）把標(biāo)志寄存器中的IF和TF標(biāo)志位清0。（6）從物理地址4×n處取出4個字節(jié)的n號中斷的中斷向量，設(shè)取出的數(shù)據(jù)依次是b0、b1、b2、b3，把（b1,b0）拼成一個字型數(shù)據(jù)送到IP中，（b3,b2）拼成一個字型數(shù)據(jù)送到CS中。8.4.2中斷處理過程（7）按CS:IP的新值繼續(xù)執(zhí)行。這些操作是由硬件自動完成的，是CPU響應(yīng)中斷這一過程中密不可分的幾個步驟，不能把它們拆開來，理解作依次執(zhí)行幾條指令的結(jié)果。響應(yīng)中斷的過程中，有三個字型數(shù)據(jù)被入棧保護(hù)，其中包括CS和IP。CS與IP的專職就是存放下一條指令的邏輯地址，它們的值被入棧保護(hù)，就意味著將來可以從棧中取出保存的值，恢復(fù)被中斷的程序繼續(xù)執(zhí)行，就像子程序調(diào)用與返回一樣。響應(yīng)過程中的第（6）個操作是把CS和IP修改為n號中斷向量的值，也就是把CS和IP改為n號中斷服務(wù)程序的入口地址，繼而轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序執(zhí)行。當(dāng)中斷服務(wù)完成后，在服務(wù)程序的最后有一條特別的指令I(lǐng)RET作為結(jié)束。該指令將把中斷時入棧保存的三個字型數(shù)據(jù)分別恢復(fù)到原出處，使CPU從中斷服務(wù)程序轉(zhuǎn)回到中斷時的程序繼續(xù)執(zhí)行。（7）按CS:IP的新值繼續(xù)執(zhí)行。

8.4.3與中斷有關(guān)的指令在中斷的有關(guān)概念描述中多次提到軟中斷是CPU執(zhí)行中斷指令時產(chǎn)生的中斷，除了中斷指令外，中斷服務(wù)程序結(jié)束時也需要執(zhí)行一條特殊的指令，以告訴CPU中斷服務(wù)到此為止。關(guān)于2級中斷的屏蔽標(biāo)志位IF還有兩條專用指令，分別說明如下?！局噶罡袷健縄NTn【功能】產(chǎn)生一次n號中斷請求。由于這是中斷指令，屬于內(nèi)中斷，具有最高級別，CPU必然響應(yīng)，因此該指令將導(dǎo)致一次n號中斷處理過程。具體的操作見8.4.2節(jié)中的中斷響應(yīng)時硬件自動完成的動作。8.4.3與中斷有關(guān)的指【說明】（1）指令格式中的n是一個立即數(shù)，用以代表中斷號，有效范圍是0到255。（2）這是一條放在用戶程序中的指令，與隨時可能發(fā)生的硬件中斷不同，這是程序員有意識地安排在程序中的一個中斷，因而程序員很清楚這個中斷指令執(zhí)行的效果。這樣使用的中斷，其服務(wù)程序往往是系統(tǒng)預(yù)先編寫好的一些專用子程序，完成一些特定的服務(wù)功能，供用戶程序使用，就比如DOS提供的服務(wù)程序讓用戶程序以INT?21H指令去調(diào)用一樣。這類程序段與子程序不同的是，它們在系統(tǒng)啟動時就已進(jìn)入內(nèi)存中，不需要像子程序那樣與調(diào)用它的程序相聯(lián)接。因此，習(xí)慣上又把這類程序段稱為中斷服務(wù)子程序，當(dāng)作子程序一樣使用，只是調(diào)用方式不同而已。【說明】（3）指令格式中的n只要求在0到255之間，沒有其它的限制。也就是說，不論是哪一個中斷源，包括應(yīng)該由硬件引起的外中斷源，只要知道它的中斷號，就可以用一條INT指令產(chǎn)生一次中斷調(diào)用。但對硬件中斷對應(yīng)的0號、8號到0FH號，以及70H到77H號，用INT指令去調(diào)用可能產(chǎn)生一些意想不到的結(jié)果，也有可能造成死機(jī)?！局噶罡袷健縄RET【功能】從棧中彈出3個字，第1個彈出的送到IP，第2個到CS，第3個到PSW。（3）指令格式中的n只要求在0到255之間，沒有【說明】這是專門為中斷服務(wù)程序設(shè)計的一條指令，通常是中斷服務(wù)程序的最后一條指令，它的功能與中斷響應(yīng)時硬件自動完成的動作相對應(yīng)，從而保證不論是硬中斷還是軟中斷，在中斷服務(wù)結(jié)束后，CPU都能回到正確的位置繼續(xù)執(zhí)行。【指令格式】CLI【功能】把標(biāo)志寄存器的IF標(biāo)志位清0，使CPU不響應(yīng)可屏蔽外中斷?！局噶罡袷健縎TI【功能】把標(biāo)志寄存器的IF標(biāo)志位置1，允許CPU響應(yīng)可屏蔽外中斷。【說明】這是專門為中斷服務(wù)程序設(shè)計的一條指令，通常是中CLI與STI指令總是配合使用，使得計算機(jī)系統(tǒng)在某一段時間內(nèi)不響應(yīng)任何可屏蔽外中斷請求。CLI是屏蔽掉所有2級中斷的簡單方法，但在應(yīng)用時請小心，如果用戶程序執(zhí)行過程中屏蔽了所有2級中斷，將使得系統(tǒng)不能從鍵盤、鼠標(biāo)等輸入設(shè)備上接收數(shù)據(jù)，這將使操作人員失去對機(jī)器的控制。所以，總是在屏蔽2級中斷一段時間以后再把它打開。在程序中屏蔽中斷的一個很好的理由，是不想要自己的程序在需要連續(xù)執(zhí)行時被硬件服務(wù)打斷，這通常是用在程序中需要執(zhí)行一些不能暫停的任務(wù)的情況下。CLI與STI指令總是配合使用，使得計算機(jī)系統(tǒng)

8.4.4系統(tǒng)提供的中斷服務(wù)子程序當(dāng)計算機(jī)啟動成功之后，內(nèi)存中已經(jīng)存放了很多具有固定功能的子程序，操作系統(tǒng)DOS提供的以INT21H的形式調(diào)用的子程序只是其中的一部分，還有一部分是BIOS中斷服務(wù)子程序，以及已裝載的程序所提供的功能。DOS提供的中斷服務(wù)子程序分成很多子功能，完成各個子功能的程序段都集中放在一起，并且有一個總控程序，構(gòu)成了一個整體。整個中斷服務(wù)子程序的入口地址放在了21H號中斷向量中。這是一個軟件中斷，調(diào)用方式是INT指令，并規(guī)定調(diào)用時AH中必須放子功能號，不同的子功能還需要有不同的入口參數(shù)。前面章節(jié)中已經(jīng)講述了其中的1號、2號、9號、0AH號和4CH號子功能，實際上DOS提供給用戶程序使用的子功能很多，包括如何讀寫文件、如何申請和釋放內(nèi)存、如何修改中斷向量、如何取得及修改系統(tǒng)當(dāng)前的日期和時間等等，不能一一列舉。8.4.4系統(tǒng)提供的中斷服務(wù)子程序BIOS是固化在計算機(jī)的內(nèi)存ROM芯片中的程序，其中包括計算機(jī)啟動時最初執(zhí)行的一些程序，從設(shè)備自檢、系統(tǒng)初始化，到引導(dǎo)操作系統(tǒng)。BIOS中還有很大一部分是提供了一些可供用戶程序使用的中斷服務(wù)子程序，這些子程序都用于對外部設(shè)備的直接控制，主要涉及鍵盤、顯示器、打印機(jī)、串行通訊等，由于這些設(shè)備的控制方法比較復(fù)雜，如果讓應(yīng)用程序直接用輸入輸出命令去控制，就會給程序的編制帶來巨大的障礙。而這些設(shè)備的控制程序雖然較長，但都有一個固定的模式，適合于做成公共子程序的形式供各個程序調(diào)用，BIOS中就是存放著這樣的子程序。各個主要的輸入輸出設(shè)備都有相應(yīng)的子程序，這些子程序分在了各個中斷服務(wù)程序當(dāng)中，包括10H、14H、16H、17H號等幾個中斷。BIOS是固化在計算機(jī)的內(nèi)存ROM芯片中的程8.4.5中斷與子程序的比較子程序是程序設(shè)計的一種常用方法，一般是把具有固定功能、在程序中無規(guī)律重復(fù)使用的程序段做成子程序，在需要的地方調(diào)用；中斷是計算機(jī)系統(tǒng)支持的一種重要功能，當(dāng)發(fā)生中斷時，系統(tǒng)執(zhí)行一段特定的程序。根據(jù)中斷源的不同，需要把中斷分為軟件中斷與硬件中斷分別看待，軟件中斷、硬件中斷與子程序之間有一些共同之處：（1）都需要相應(yīng)程序段的支持。發(fā)生子程序調(diào)用時，系統(tǒng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行一段子程序，并在執(zhí)行完后返回調(diào)用處繼續(xù)執(zhí)行；發(fā)生中斷時，系統(tǒng)也是轉(zhuǎn)去執(zhí)行一段中斷服務(wù)程序，執(zhí)行完后返回中斷點繼續(xù)執(zhí)行。被調(diào)用的程序段一定要在內(nèi)存中。8.4.5中斷與子程序的比較（2）軟件中斷與子程序都由特定指令調(diào)用。軟件中斷由指令I(lǐng)NTn調(diào)用，子程序調(diào)用指令是“CALL子程序名”。不論是中斷還是子程序調(diào)用，都會使系統(tǒng)修改CS和IP從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。（3）發(fā)生調(diào)用時，系統(tǒng)自動記載返回地址。不論是中斷還是子程序調(diào)用，系統(tǒng)在轉(zhuǎn)入子程序/中斷服務(wù)程序之前，都會把返回地址（IP或者是CS和IP）入棧保存。調(diào)用完成后，正是根據(jù)棧中保存的值，才能返回到正確的位置。（4）軟件中斷和子程序都可以帶有入口參數(shù)和出口參數(shù)。由于軟件中斷和子程序都是具有固定功能的服務(wù)性程序段，都是按固定模式進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通常，在調(diào)用前需要知道被處理的數(shù)據(jù)是什么或在什么地方，即入口參數(shù)，調(diào)用后又需要把數(shù)據(jù)處理的結(jié)果通知調(diào)用者，即出口參數(shù)。（2）軟件中斷與子程序都由特定指令調(diào)用。軟件中斷（5）可以用子程序調(diào)用代替軟件中斷的調(diào)用指令。INT指令與FAR類型子程序調(diào)用的CALL指令之間的主要差別在于是否把標(biāo)志寄存器入棧，因此，只要能夠先把標(biāo)志寄存器入棧保存，再用CALL指令同樣可以進(jìn)行軟件中斷服務(wù)子程序的調(diào)用。比如，下面的方法完全可以代替INT21H指令： MOV BX,0 MOV DS,BX ;中斷向量表的段地址 MOV BX,84H ;21H號中斷向量在中斷向量表中的偏移地址 PUSHF CALL FARPTR[BX] ;以子程序調(diào)用的CALL指令去調(diào)用21H號中斷服務(wù)子程序（5）可以用子程序調(diào)用代替軟件中斷的調(diào)用指令。IN特別的是，這種用法很不合常規(guī)，并且上述程序段中的最后一條指令在MASM5.0下會出現(xiàn)語法錯誤。解決這個問題的方法是，編程人員手工地把這條指令翻譯成機(jī)器碼（查閱有關(guān)資料，或者經(jīng)調(diào)試軟件DEBUG的處理可以知道，該指令的機(jī)器碼由兩字節(jié)組成，分別是0FFH和01FH），然后直接把機(jī)器碼置入源程序中，即把上面的CALL指令用下面的一行代替： DB 0FFH，01FH特別的是，這種用法很不合常規(guī)，并且上述程序段中軟件中斷、硬件中斷與子程序三者之間也存在著本質(zhì)的差別，主要體現(xiàn)在：（1）調(diào)用方式不同。軟件中斷由INT指令調(diào)用，子程序用CALL指令調(diào)用，而硬件中斷是由硬件提出申請，不需要任何指令。（2）系統(tǒng)保護(hù)的值不同。中斷調(diào)用時，系統(tǒng)會把標(biāo)志寄存器、CS和IP入棧保存，而子程序調(diào)用時，系統(tǒng)只入棧保存IP或者CS和IP。（3）返回方式不同。中斷返回指令是IRET，而子程序返回指令是RET，并且子程序還有NEAR和FAR兩種類型。軟件中斷、硬件中斷與子程序三者之間也存在著本質(zhì)（4）共享方式不同。硬件中斷的服務(wù)程序不能被其它程序共享，而是直接由系統(tǒng)掌握，軟件中斷的服務(wù)程序可以被任何程序以INT指令的形式調(diào)用，并且調(diào)用者不必關(guān)心中斷服務(wù)程序到底在內(nèi)存的哪一個地方，也不需要把中斷服務(wù)程序與調(diào)用它的程序拼裝到一起。子程序的共享方式比較豐富，但有一點，就是被調(diào)用的子程序必須與調(diào)者拼裝在一起，形成最終的執(zhí)行文件。（5）在內(nèi)存中存在的時間不同。中斷服務(wù)程序通常是長期保留在內(nèi)存中，而子程序是隨可執(zhí)行文件一起進(jìn)入內(nèi)存，當(dāng)可執(zhí)行文件執(zhí)行完后，子程序所占用的內(nèi)存也隨之釋放。（4）共享方式不同。硬件中斷的服務(wù)程序不能被其它*8.4.6編寫中斷服務(wù)程序中斷服務(wù)程序一般是長期保留在內(nèi)存中的，在用戶程序結(jié)束后還能夠被其它應(yīng)用程序調(diào)用，或者是CPU在響應(yīng)硬件中斷時調(diào)用。因此，編寫一個中斷服務(wù)子程序還需要掌握以下技術(shù)：如何讓一段程序常駐內(nèi)存，如何修改中斷向量使其指向新的中斷服務(wù)程序。8.4.6.1常駐內(nèi)存技術(shù)內(nèi)存是由操作系統(tǒng)管理的，DOS專門為駐留程序設(shè)計了一個功能調(diào)用。【駐留方法】在AH中放31H，在DX中放需要駐留的程序的節(jié)長度，然后以INT21H指令調(diào)用DOS的結(jié)束并駐留子功能。*8.4.6編寫中斷服務(wù)程序【說明】（1）駐留前要告訴DOS，駐留程序的長度是多少。方法是把駐留長度放在DX中，長度單位是“節(jié)”而不是字節(jié)，1節(jié)等于16個字節(jié)。如果需要駐留的程序長度是n字節(jié)，則DX的值可通過下面的計算式算得：DX＝（n÷10H）＋1＋10H其中（n÷10H）＋1是計算出駐留程序需要多少“節(jié)”，加1是為了預(yù)防駐留程序以字節(jié)計算的長度不是16的整數(shù)倍。再加16節(jié)是因為每個程序在調(diào)入內(nèi)存時，操作系統(tǒng)都為它安排了一個稱為“程序段前綴（PSP）”的專用內(nèi)存區(qū)，并且放在程序的前面，這個程序段前綴的長度是256字節(jié)，剛好16節(jié)，它必須與需要駐留的程序一起駐留在內(nèi)存?！菊f明】如果一個應(yīng)用程序中編寫了一段程序需要常駐內(nèi)存，總是把這段程序?qū)懺诖a段的最前面，如果數(shù)據(jù)段也需要駐留，則應(yīng)該數(shù)據(jù)段在前，代碼段在后。計算駐留長度時，應(yīng)該把數(shù)據(jù)段的長度加上代碼段中駐留部分的長度一起計算。比如，一個應(yīng)用程序由代碼段、數(shù)據(jù)段、堆棧段構(gòu)成，數(shù)據(jù)段的各個變量總共占據(jù)200個字節(jié)，代碼段中需要駐留的部分有500個字節(jié)，則段的編排次序應(yīng)該是數(shù)據(jù)段、代碼段、堆棧段，因為堆棧段是不需要駐留的，駐留節(jié)長度是：

如果一個應(yīng)用程序中編寫了一段程序需要常駐內(nèi)存數(shù)據(jù)段：200B÷16＋1＝13節(jié)代碼段：500B÷16＋1＝32節(jié)PSP：16節(jié)──────────────總計：66節(jié)因此，調(diào)用DOS的31H號子功能進(jìn)行程序駐留前，必須把DX置為66，即42H。數(shù)據(jù)段：200B÷16＋1＝13節(jié)8.4.6.2修改中斷向量的技術(shù)由于中斷向量共有4個字節(jié)，8088指令系統(tǒng)中最多只能一次送16位的字型數(shù)據(jù)到內(nèi)存，所以修改中斷向量至少要用兩條指令才能完成。在修改中斷向量時還必須保證一點，就是不能允許在修改過程中（只修改了其中的1個字時）產(chǎn)生相應(yīng)號的中斷請求，因為這時中斷向量還是一種不完整的狀態(tài)。即使產(chǎn)生了相應(yīng)的中斷請求也必須能屏蔽掉，保證修改的連續(xù)性和中斷向量的完整性。比較好的方法是利用DOS提供的一個子功能進(jìn)行修改?！驹O(shè)置中斷向量】入口參數(shù)：AH＝25HAL＝中斷號DS:DX＝新的中斷服務(wù)程序的入口地址調(diào)用：INT21H8.4.6.2修改中斷向量的技術(shù)8.4.6.3中斷編程實例8088系統(tǒng)中有一個定時器，它每隔約0.05秒向CPU發(fā)出一次8號中斷請求，這是一個硬中斷，不受程序的控制。8號中斷服務(wù)程序中有一條調(diào)用1CH號中斷的指令，而1CH號中斷是一個可供用戶使用的中斷，它只由8號中斷調(diào)用，與硬中斷有類似的效果。下面就利用1CH號中斷，編寫一個時鐘程序。【例8.4】編寫一個時鐘程序，要求把時鐘信號顯示在屏幕的右上角，并在程序結(jié)束后常駐內(nèi)存。

8.4.6.3中斷編程實例【分析】由于系統(tǒng)每隔0.05秒就產(chǎn)生一次1CH號中斷，因此在1CH號中斷服務(wù)程序中應(yīng)該有一個0到20的計數(shù)器，初值為20。每次中斷調(diào)用該服務(wù)程序時，就把計數(shù)器的值減1，當(dāng)計數(shù)器的值沒減到0時，說明還沒有中斷20次，即不足1秒鐘，因而不需要更新鐘的讀數(shù)。當(dāng)計數(shù)值到0后，就需要讓時鐘向前走1秒，把秒數(shù)加1，若滿60秒則向分鐘數(shù)進(jìn)1，分鐘數(shù)滿60后再向小時數(shù)進(jìn)1，小時數(shù)滿24就清0，并且要把已走了1秒的鐘的當(dāng)前讀數(shù)顯示在屏幕上。另外，為了計數(shù)下一秒，還要把0到20的計數(shù)器重新置初值20。處理完這些工作后，中斷結(jié)束并返回。主程序需要完成以下工作：把1CH號中斷向量改為新的中斷服務(wù)程序的入口地址，讓新的中斷服務(wù)程序常駐內(nèi)存。

【分析】由于系統(tǒng)每隔0.05秒就產(chǎn)生一次1CH【解】codeSEGMENTASSUMECS:code,DS:codeclockPROCFARDECCS:[x];計數(shù)器減1JZc2;滿1秒轉(zhuǎn)JMPcend;不足1秒，直接轉(zhuǎn)中斷結(jié)束c2:PUSHDSPUSHESPUSHAXPUSHBXPUSHCX【解】PUSHDXPUSHSIPUSHDI;保護(hù)現(xiàn)場PUSHCSPOPDSMOV[x],20;對0到20的計數(shù)器重新賦初值INC[s];秒數(shù)加1CMP[s],60JBc1;不滿60秒轉(zhuǎn)MOV[s],0;計滿60秒后，秒數(shù)清0INC[m];分鐘數(shù)加1CMP[m],60PUSHDXJBc1;不滿60分鐘轉(zhuǎn)MOV[m],0;計滿60分鐘后，分鐘數(shù)清0INC[h];小時數(shù)加1CMP[h],24JBc1;不滿24小時轉(zhuǎn)MOV[h],0 ;計滿24小時后，小時數(shù)清0c1:MOVAL,[s]MOVAH,0MOVDL,10DIVDLORAX,3030HJBc1MOV[t+6],AX;把秒鐘數(shù)拆分成兩位ASCII送入變量t+6處MOVAL,[m]MOVAH,0DIVDLORAX,3030HMOV[t+3],AX;把分鐘數(shù)拆分成兩位ASCII送入變量t+3處MOVAL,[h]MOVAH,0DIVDLORAX,3030HMOV[t],AX;把小時數(shù)拆分成兩位ASCII送入變量t處MOV[t+6],AX;把秒鐘數(shù)拆分成兩位AMOVCX,8CLDMOVAX,0B800HMOVES,AX;取顯示緩沖區(qū)段地址MOVAH,1FH;時鐘讀數(shù)的字符屬性，蘭底，高亮度白字LEASI,[t]MOVDI,71*2MOVCX,8c3:LODSBSTOSWLOOPc3;以直寫屏方式顯示，參見下一章POPDI POPSIPOPDXPOPCXPOPBXPOPAXPOPESPOPDSc3:LODSBcend:IRETtDB'00:00:00';存放時鐘讀數(shù)的變量hDB0;計小時數(shù)的變量mDB0;計分鐘數(shù)的變量sDB0;計秒鐘數(shù)的變量xDB20;0到20次的計數(shù)變量clockENDPmain:MOVAX,codeMOVDS,AXMOVAH,2CHcend:IRETINT21H;取當(dāng)前系統(tǒng)時間MOV[h],CH;置小時數(shù)初值MOV[m],CL;置分鐘數(shù)初值MOV[s],DH;置秒鐘數(shù)初值LEADX,clockMOVAX,251CHINT21H;置1CH號中斷向量，使指向CLOCK子程序MOVAX,3100HLEADX,mainINT21HMOVCL,4SHRDX,CLADDDX,11H;計算駐留程序的節(jié)長度INT21H;結(jié)束并駐留RETcodeENDSENDmainMOVCL,4本

章

要

點輸入輸出設(shè)備是計算機(jī)對外發(fā)揮作用的途徑。不同的外設(shè)有各自的特點，需要不同的控制方法，但總的來說，外設(shè)都需要通過一個接口部件與計算機(jī)的主機(jī)相連。接口負(fù)責(zé)主機(jī)內(nèi)外的信號轉(zhuǎn)達(dá)，接口通常包括命令部件、數(shù)據(jù)部件和狀態(tài)部件三大組成部分，每個部件占用一個或多個端口地址。輸入輸出的主要方式有4種。直接方式適用于那些能與主機(jī)速度相匹配的外設(shè)，查詢和中斷方式則用于速度較慢、控制較復(fù)雜的外設(shè)，而DMA方式提供了一種不通過CPU直接在主機(jī)與內(nèi)存之間進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳遞的方法。用戶可以編寫程序?qū)σ灾苯臃绞?、查詢方式、中斷方式工作的外設(shè)進(jìn)行操作控制。中斷是CPU的一種重要工作方式，由中斷源發(fā)出中斷請求信號開始，經(jīng)過中斷源識別、現(xiàn)場保護(hù)、執(zhí)行中斷服務(wù)程序、現(xiàn)場恢復(fù)的過程，使CPU在完成中斷服務(wù)后能接著被中斷的程序繼續(xù)執(zhí)行。本章要點習(xí)

題

八8.1用圖8.5的例子解釋中斷處理的全過程。8.2現(xiàn)實生活中有如下現(xiàn)象：某人的辦公桌上放了紅色和白色兩部電話機(jī)、一臺收錄機(jī)，他正在聽一段錄音。試把下列各項與計算機(jī)的中斷相對比：（1）電話鈴響。（2）判斷是哪一部電話響鈴。（3）兩部電話同時響鈴時先接紅色。（4）按下錄音機(jī)暫停鍵。（5）接電話。（6）按起錄音機(jī)暫停鍵。習(xí)題八（7）電話鈴響但不接電話。（8）拔掉白色電話機(jī)的電話線。（9）接聽白色電話時紅色電話機(jī)響鈴，放下白色電話去接紅色電話。8.3在例8.2的基礎(chǔ)上，編寫一個控制計算機(jī)的揚(yáng)聲器發(fā)聲的子程序，以發(fā)出聲音的頻率和維持發(fā)聲時間的長短為兩個入口參數(shù)。8.4控制計算機(jī)上的揚(yáng)聲器發(fā)出音樂聲，樂曲自選。8.5IRET指令與RET指令有什么異同？能否用RET

2或者RET指令代替中斷服務(wù)程序的結(jié)束指令I(lǐng)RET？為什么？8.6為例8.4的時鐘程序增加一項功能：每當(dāng)整點時（即分鐘數(shù)和秒鐘數(shù)都為0）時，讓揚(yáng)聲器產(chǎn)生一次報時聲。（7）電話鈴響但不接電話。8.7設(shè)計以中斷方式驅(qū)動打印機(jī)的程序流程圖。8.8比較4種輸入輸出方式的特點，并說明為什么使用直接方式的外設(shè)并不多。8.9說明一般接口的基本構(gòu)成，分別列舉三大部件的作用。8.10有下面的程序段：PUSHAXMOVAH,1INT21HMOVDL,ALPOPAX當(dāng)系統(tǒng)執(zhí)行到MOV

DL，AL指令時，定時器產(chǎn)生了一次8號中斷請求，且IF=1。試說明該程序段執(zhí)行期間堆棧的變化情況。8.7設(shè)計以中斷方式驅(qū)動打印機(jī)的程序流程圖。第8章輸入輸出方法

8.1輸入輸出的基本概念

8.2無條件方式輸入輸出

8.3查詢方式輸入輸出

8.4中斷方式輸入輸出

本章要點

習(xí)題八返回章目錄第8章輸入輸出方法返回章目錄8.1輸入輸出的基本概念

從第2章的圖2.1可以看到，計算機(jī)的硬件系統(tǒng)由CPU、內(nèi)存、外設(shè)三大部分構(gòu)成，它們相互之間通過一組信息傳遞的公共通道──總線聯(lián)系在一起的。CPU和內(nèi)存構(gòu)成了計算機(jī)的主機(jī)部分，是計算機(jī)中的高速設(shè)備。而大多數(shù)外部設(shè)備都是慢速設(shè)備，用來把從主機(jī)以外采集到的數(shù)據(jù)送入主機(jī)內(nèi)部，或者把主機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)傳遞到外部，外設(shè)中的外部存儲器還可以存儲大量的數(shù)據(jù)。那么，CPU作為計算機(jī)的核心，它又是如何控制外設(shè)的呢？8.1輸入輸出的基本概念

8.1.1外設(shè)接口外部設(shè)備的種類繁多，功能各不相同，控制的方法也各式各樣。很多外設(shè)由于速度與信號的關(guān)系，無法直接連接在總線上與主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，需要在系統(tǒng)總線與外設(shè)之間設(shè)置一個“適配器”，又稱為“接口”，用于把CPU來的控制命令轉(zhuǎn)換成外設(shè)的控制信號，把外設(shè)的工作情況轉(zhuǎn)換成CPU可以讀取并處理的狀態(tài)信號。接口部件擔(dān)負(fù)著總線信號與外設(shè)信號的轉(zhuǎn)接工作。它一頭與外設(shè)相連，能夠從外設(shè)接收數(shù)據(jù)或向外設(shè)發(fā)出信號，另一頭連接在系統(tǒng)總線上，能夠直接接收來自總線的數(shù)據(jù)和控制信號，或者在適當(dāng)?shù)臅r候往總線發(fā)送數(shù)據(jù)。8.1.1外設(shè)接口CPU能夠與內(nèi)