吉林大学远程教育课件
微机原理及应用
(第三十二讲)
主讲人 : 赵宏伟
学 时：64
6.4

中断技术
中断：指当CPU检测到某种服务请求后， 暂时中止现行程序而转去执行一个特定 的中断服务程序，当中断服务程序执行 完毕后，返回到原来程序的中断处继续 执行 中断过程一般包括五个方面，即中断申 请、中断排队、中断响应、中断服务和 中断返回
0F0H
510Ω ×8 74LS138 ≥1 G2A 10KΩ Y0
总
D0
X1: MOV DX, 0F1H IN AL, DX TEST AL, 1 MOV AL, ‘0’代码 JZ X2 MOV AL, ‘1’代码 X2: MOV DX, 0F0H OUT DX, AL JMP X1
线
0F1H
Y1 G2B C B A ≥1

N
2 号外设 准备就绪？
Y
对 2 号外设服务
N
3 号外设 准备就绪？
Y
对 3 号外设服务
N
n 号外设 准备就绪？
Y
对 n 号外设服务
N
6.3
中断方式与直接存储器存取方式
中断方式：CPU对一个随机的请求进行处理的过程 中断方式解决了快速的CPU与慢速外设之间的矛 盾，实现了信息的实时处理，提高了计算机使用 效率 DMA方式：即直接存储器存取方式，是一种不需 要CPU干预也不需要软件介入的高速数据传送方 式 CPU只是启动DMA过程，但是不干预这一过程， 整个DMA过程是由硬件自动完成的，也不需要软 件的介入 在DMA控制器的控制下，外设和存储器利用数据 总线直接进行数据交换
I/O映象方式

6.1
I/O端口地址的译码

常见的端口地址选择方法有三种：门电路组合法、译码器译码法、 比较器比较法 译码器译码法：利用译码器芯片对地址进行译码，PC/XT系统板上接 口芯片端口地址译码采用一个74LS138译码电路，其地址范围依次是：
8237 8259 8253 8255 DMA页面寄存器 NMI屏蔽寄存器 保留 保留 000H 020H 040H 060H 080H 0A0H 0C0H ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ 01FH 03FH 05FH 07FH 09FH 0BFH 0DFH
IRQ7 N 中断返回
Y
中断源 7 的中断服务程序
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微机原理及应用
(第三十三讲)
主讲人 : 赵宏伟
学 时：64
6.4
中断响应


中断响应条件： 1.外部设备有中断请求 2.CPU自身允许中断 3.没有更高级的中断正在被服务 4.CPU在每条指令结束后响应中断 在中断响应周期，硬件自动完成一些必要的操作： 1.关中断 2.保护断点 3.将中断服务程序的入口地址送入程序计数器，从而 实现转入相应的中断服务程序
6.4
中断排队
在中断系统中，根据中断源的轻重缓急，为每一个中 断源规定了一个服务优先级别，这就是所谓的中断优 先级，或叫中断优先权 中断优先权排队一般有两种方法，即软件查询法和硬 件排队法 软件查询法：用软件查询中断源，根据查询的顺序先 后来确定中断源的优先级。先查询的优先级就高，后 查询的优先级就低，只要改变查询次序，就可以改变 中断源的中断优先级 硬件排队法：用硬件判优逻辑电路来确定申请中断中 的最高优先级，系统中各中断源的优先级别是由它们 在判优电路中的位置决定的
C
K
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微机原理及应用
(第二十九讲)
主讲人 : 赵宏伟
学 时：64
6.3

输入输出的控制方式

I/O控制方式有四种：无条件传送方式、查询方式、中 断方式、DMA控制方式 无条件传送方式：CPU可在任何时刻与I/O设备交换数 据，对CPU而言，I/O设备总是处于准备就绪状态 查询方式：CPU通过查询I/O设备的状态，断定哪个设 备需要服务，然后转入相应的服务程序 中断方式：当I/O设备需要CPU为其服务时，可以发生 中断请求信号INTR，CPU接到请求信号后，中断正在执 行的程序，转去为该设备服务，服务完毕，返回原来 被中断的程序并继续执行 直接存储器存取（DMA）方式：在DMA控制器的管理下， I/O设备和存储器直接交换信息，而不需要CPU介入
IOR ≥1
≥1
＆
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微机原理及应用
(第三十讲)
主讲人 : 赵宏伟
学 时：64
6.3
开始
查询方式（1）
取外设状态



查询方式是有条件的传送控制方式 所谓查询，就是询问外部设备的工 作状态，通过这一状态来判定外设 是否已具备了与CPU交换数据的条件 程序查询方式的硬件接口部分应包 括数据端口，状态端口，端口选择 及控制逻辑等三个部分 程序对每个I/O设备的查询，是通过 检查该设备的状态标志来实现的 查询方式特点：I/O操作由CPU启动， 即CPU是主动的而I/O是被动的，所 有的传送都是与程序的执行同步的
N
外设准备 就绪否？
Y
传送数据
传送完否？
N
Y
结束
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微机原理及应用
(第三十一讲)
主讲人 : 赵宏伟
学 时：64
6.3
查询方式（2）
1 号外设 准备就绪？
Y
对 1 号外设服务
对多个外设的 查询 最简单的查询 方法是用输入 指令IN逐个读 取I/O设备的 状态标志，并 对状态标志进 行相应的测试
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微机原理及应用
(第二十七讲)
主讲人 : 赵宏伟
学 时：64
第6章

输入输出和中断技术
输入输出接口
6.1
存储器映象方式

I/O接口的编址方式：I/O映象方式和存储器映象方式 把一个I/O端口看作是一个存储单元，相当于给每一个I/0端口分 配一个存储器地址 优点：指令丰富，I/O端口空间大，寻址的控制逻辑比较简单 缺点：内存空间相对减少，地址译码电路比较复杂，存储器操作 指令字节长，降低了I/O操作速度。分析程序困难 I/O端口空间与存储器空间各自独立，互不干涉 优点：I/O空间与存储器空间可分开设计，采用单独的I/O指令， 程序清晰。I/O地址线较少，所以译码电路简单。I/O指令格式短， 执行时间快
6.3
+5V
无条件传送方式
D0
10KΩ
无条件传送方式 又称同步方式， 是最简单的一种 I/O控制方式 多用于CPU与低 速接口之间的信 息交换。如开关、 继电器、LED显 示器，它们总是 被认为处于“待 命”状态

K
A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15
0E0H ～ 0FFH


比较器比较法：利用数码比较器把地址线上的地址同预定的地址相 比较，进而确定地址是否相符。如果比较后两个地址相等，则表示 地址总线送来的端口地址就是该端口的地址 I/O数据的传送方式：并行传送、串行传送
+5V

三态门作为输入接口
74LS244 I0 K0 I1
D0～D7
DO0 ～ DO7
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微机原理及应用
(第三十四讲)
主讲人 : 赵宏伟
学 时：64
6.4
中断响应


中断响应条件： 1.外部设备有中断请求 2.CPU自身允许中断 3.没有更高级的中断正在被服务 4.CPU在每条指令结束后响应中断 在中断响应周期，硬件自动完成一些必要的操作： 1.关中断 2.保护断点 3.将中断服务程序的入口地址送入程序计数器，从而 实现转入相应的中断服务程序
D7
74LS374
D0
D0 D0
~
~
&
Q6 Q7 CP OE
D7
D7 D1
74LS374
外 设 数 据
…
A0
译 码 电 OE D7
~
A15 IOR
74LS374作为 输入和输出 接口
A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 IOW 1 1 1 74LS374 用作 输出接口
&
≥1
路 由外设 提供选 通脉冲
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微机原理及应用
(第三十六讲)
主讲人 : 赵宏伟
学 时：64
6.5

可编程中断控制器8259A
8259A是中断管理芯片 8259A的主要功能为： 1．具有8级优先权控制，通过芯片级联可扩 展至64级优先权控制 2．每一级中断均可通过编程屏蔽或允许 3．在中断响应周期可提供相应的中断类型号 4．有多种工作方式，可通过编程选择 5．可与CPU直接连接，不需外加硬件电路
不可屏蔽中断请求 NMI INTR 中 断 逻 辑 INT IR0 IR1 IR2 IR3 IR4 除法 出错 INTn 指令 INT0 指令 单步 TF=1 8259A IR5 IR6 IR7
8086/8088
… OF …
图 2.3.1
TF
…
IF
8088 中断源
6.4
8086／8088的中断系统（2）


内部中断与外部中断的主要区别： 1．外部中断需要从数据总线上读取中断类型码，而内 部中断的中断类型码是指令的一部分 2．外部中断受中断允许触发器IF的控制，而内部中断 不受IF的控制 3．内部中断的优先级别比外部中断要高（除单步中断 以外） 中断源的优先级别由高到低顺序：内部中断、NMI、 INTR、单步中断 中断向量表：中断服务程序的入口地址表 每个中断服务程序的入口地址都有2个字节的段地址和2 个字节的段内偏移量共4个字节组成，共有256个中断源， 所以中断向量表共占用256×4=1024字节空间，并且从存 储器地址的最低端开始存放（即地址00000H～003FFH）