第八章 输入输出程序设计 总线 CPU MEM I/O接口 I/O设备

1. I/O 设备的数据传送方式 查询方式 （程序控制方式） 中断方式 DMA方式 （直接存储器存取方式/成组传送方式）

2. 程序直接控制 I/O 方式 I/O 指令是主机与外设进行通信的最基本途径。DOS 功能调用和BIOS例行程序中的输入/输出功能也是由IN和OUT指令完成的。 例：循环测试某状态寄存器的第2位是否为1 AGAIN: IN AL, STATUS_PORT TEST AL, 00000100B JZ AGAIN 读I/O状态 N 准备好？ IN AL,DATA_PORT Y 传送数据

2. 程序直接控制 I/O 方式 I/O 指令是主机与外设进行通信的最基本途径。DOS 功能调用和BIOS例行程序中的输入/输出功能也是由IN和OUT指令完成的。 例：循环测试某状态寄存器的第2位是否为1 AGAIN: IN AL, STATUS_PORT TEST AL, 00000100B JZ AGAIN 读I/O状态 N 准备好？ MOV AL, DATA OUT DATA_PORT, AL Y 传送数据

轮流查询几种I/O设备： DEV1: IN AL, STAT1 TEST AL, STAT1_BIT JZ DEV2 CALL FAR PTR PROC1 DEV2: IN AL, STAT2 TEST AL, STAT2_BIT JZ DEV3 CALL FAR PTR PROC2 DEV3: IN AL, STAT3 TEST AL, STAT3_BIT JZ DEV1 CALL FAR PTR PROC3 优：程序安排或修改 设备的优先次序 缺：查询等待浪费CPU大量有效时间

…… mov dx, 100 例：Sound 程序1 in al, 61h and al, 11111100b sound: xor al, 2 out 61h, al mov cx, 140h wait1: loop wait1 dec dx jne sound 例：Sound 程序1 设备控制寄存器( 61h ) 1/0 0 控制其它外部设备 与门 放大器 2号定时器门控 1 0

例：Sound 程序2 .model tiny .code .startup call speaker_on mov ah, 1 speaker_on proc push ax in al, 61h or al, 3  out 61h, al pop ax ret speaker_on endp   speaker_off proc and al, 0fch speaker_off endp end 例：Sound 程序2 .model tiny .code .startup call speaker_on mov ah, 1 int 21h call speaker_off .exit 0

例：打印机查询输出子程序 0 0 0 0 1 1 0 1 print proc near push ax push dx mov dx, 378h ; 数据寄存器 out dx, al mov dx, 379h ; 状态寄存器 again: in al, dx test al, 80h ; (dx)7 = busy je again ; =0,打印机忙 mov dx, 37ah ; 控制寄存器 mov al, 0dh out dx, al ; 送选通信号 jmp $+2 ; 展宽选通信号 mov al, 0ch pop dx pop ax ret print endp 0 0 0 0 1 1 0 1 37AH 中断位 选通位 选择位 初始化 自动换行

3. 中断传送方式 中断源：引起中断的事件 外中断（硬中断）： 内中断（软中断）： 外设的 I/O 请求 —— 可屏蔽中断 3. 中断传送方式 中断源：引起中断的事件 外中断（硬中断）： 外设的 I/O 请求 —— 可屏蔽中断 电源掉电 / 奇偶错 —— 非屏蔽中断 内中断（软中断）： INT 指令 / CPU 错（除法错、溢出）/ 为调试程序设置的中断

80x86 中断源： CPU 8259A 非屏蔽中断请求 可编程中断控制器 中断逻辑 (PIC) INT n INTO 除法错 单步 2 NMI 8259A 可编程中断控制器 (PIC) IR0 系统定时器 IR1 键盘 IR2 彩色/图形接口 IR3 保留 IR4 串行通讯口 IR5 保留 IR6 软盘 IR7 打印机 INTR 08 09 0A 0B 0C 0D 0E 0F

FLAGS 中的 IF 位 = 1 允许中断 （ STI ） 中断的条件： 设置CPU中断允许位： FLAGS 中的 IF 位 = 1 允许中断 （ STI ） = 0 禁止中断 （ CLI ） 设置中断屏蔽位： 中断屏蔽寄存器的中断屏蔽位 = 0 允许I/O设备请求中断 = 1 禁止I/O设备请求中断 7 6 5 4 3 2 1 0 定时器 键 盘 打印机 中断屏蔽寄存器21H 中断命令寄存器20H EOI MOV AL, 20H OUT 20H, AL 8259A IN AL, 21H AND AL,0FDH OUT 21H,AL

中断向量表 类型0的(IP) 类型0的(CS) 类型1的(IP) 类型1的(CS) 类型N的(IP) 类型N的(CS) 类型255的(IP) 00000 类型0的(CS) 类型1的(IP) 00004 中断向量—中断处理程序的入口 地址（段址）:（偏址） 类型1的(CS) 类型N的(IP) 4*N 用户可利用保留的中断类型号 扩充自己需要的中断功能。 类型N的(CS) 类型255的(IP) 003FC 类型255的(CS)

CPU中断过程： （1）取中断类型：CPU ← type N （2）保护现场：FLAGS、CS、IP入栈 （3）IF=0, TF=0 （4）取中断向量：（4×N）→ IP （4×N＋2）→ CS （5）转中断处理程序

例：为中断类型 N 设置中断向量 …… MOV AX, 0 MOV ES, AX MOV BX, N*4 MOV AX, OFFSET INTHAND MOV ES: WORD PTR[BX], AX ;偏移地址(N*4) MOV AX, SEG INTHAND MOV ES: WORD PTR[BX+2],AX ;段地址(N*4+2) INTHAND: ;中断处理程序 IRET

DOS 功能调用（21H）存取中断向量： 设置中断向量： AH = 25H AL = 中断类型号 DS : DX = 中断向量 INT 21H 取中断向量： AH = 35H 返回时送 ES : BX = 中断向量

例：用 DOS 功能调用存取中断向量 MOV AL, N MOV AH, 35H INT 21H ; 取原中断向量 PUSH ES PUSH BX ; 保存原中断向量 PUSH DS MOV AX, SEG INTHAND MOV DS, AX MOV DX, OFFSET INTHAND MOV AH, 25H INT 21H ; 设置新的中断向量 POP DS …… POP DX INT 21H ; 恢复原中断向量 INTHAND: ; 中断处理程序 IRET

中断程序的编写步骤： 主程序： 设置中断向量 设置 CPU 的中断允许位 IF 设置设备的中断屏蔽位 中断处理子程序： 保存寄存器内容 如允许中断嵌套，则开中断 ( STI ) 中断处理功能 关中断 送中断结束命令( EOI )给中断命令寄存器 恢复寄存器内容 IRET中断返回

例: 编写一个中断处理程序，要求在主程序运行期间， 每隔 10秒响铃一次，同时显示‘ bell ’ 例: 编写一个中断处理程序，要求在主程序运行期间， 每隔 10秒响铃一次，同时显示‘ bell ’ ; INT_TIMER 　　　∶ 　INT 1CH ∶ IRET INT_1CH PROC IRET INT_ICH ENDP 定时器 中断 18.2次/SEC RING PROC 1.计数182(10秒) 2.显示字符串 IRET RING ENDP

例：编写一个中断处理程序，要求在主程序运行期间， 每隔 10 秒响铃一次，并显示 ‘bell’ mov al, 1ch mov ah, 35h int 21h push es push bx push ds mov dx, offset ring mov ax, seg ring mov ds, ax mov ah, 25h pop ds   in al, 21h and al, 11111110b out 21h, al sti .model small .stack .data cnt dw 1 mes db 'bell',0ah,0dh,'$'   .code main proc far start: mov ax, @data mov ds, ax 

ring proc near ring endp …… ;保存寄存器 mov di, 30000 mov ax, @data ……  ;保存寄存器 mov ax, @data mov ds, ax sti ;开中断 dec cnt jnz exit   mov dx, offset mes mov ah, 09 int 21h call sound mov cnt,182 exit: cli ;关中断 …… ;恢复寄存器 iret ring endp end start mov di, 30000 dly: mov si, 60000 dly1: dec si jnz dly1 dec di jnz dly ;主程序   pop dx pop ds mov al, 1ch mov ah, 25h int 21h  mov ax, 4c00h int 21h main endp 

例：键盘模拟程序 字符码：采用ASCII 码表示字母、数字、专用字符和一些 非打印字符，键盘上的控制键和功能键的ASCII 码为0，必须用扫描码来识别。 扫描码：键盘上的每个键都对应一个扫描码，扫描码是按 键的位置来排列的。 data segment scatab db 0,0,'1234567890-=',8,0 db 'qwertyuiop[]',0dh,0 db 'asdfghjkl;',0,0,0,0 db 'zxcvbnm,./',0,0,0 db ' ',0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0 db '789-456+1230',0 data ends

main proc far …… lea bx, scatab disp_char proc near key_in: mov ah, 2 in al, 60h test al, 80h ;通码？ jnz key_in push ax in al, 61h or al, 80h ;置应答位 out 61h, al and al, 7fh out 61h, al;复位应答位 pop ax cmp al, 01 jz exit ;按Esc退出 xlatb cmp al, 0 jz no_disp call disp_char no_disp: jmp key_in exit: …… main endp disp_char proc near mov ah, 2 mov dl, al int 21h ret disp_char endp 7 6 5 4 3 2 1 0 设备控制寄存器 61H 键盘

例：从键盘接收字符，同时对32字节的输入缓冲区进行 测试；如缓冲区已满，将键盘挂起，由打印机输出 一个提示信息 KBINT DISP MAIN KBD中断32次 BUFFER满 CALL IRET RET INTIP N RET PRINT TYP中断17次 IRET

例：从键盘接收字符，同时对32字节的输入缓冲区进行 测试；如缓冲区已满，将键盘挂起，由打印机输出 一个提示信息 程序包括以下几个部分： main 初始化部分 kbint 键盘中断处理程序 intip 初始化打印机 prtint 打印机中断处理程序 disp 用十六进制显示al中的内容

dseg segment addr dw ? ；缓冲区指针 count dw ? buffer db 20h dup (' ') prompt db 'please input:',0dh,0ah,'$' message db 'buffer overflow',0dh,0ah save_ip9 dw ? save_cs9 dw ? save_ipf dw ? save_csf dw ? dseg ends main proc far ……  mov addr, offset buffer mov count, 0

mov al, 09 ;键盘 mov ah, 35h int 21h  mov save_ip9, bx mov save_cs9, es mov dx, offset kbint push ds mov ax, seg kbint mov ds, ax mov al, 09 mov ah, 25h int 21h pop ds in al, 21h and al, 0fdh out 21h, al mov al, 0fh ;打印机 mov ah, 35h int 21h   mov save_ipf, bx mov save_csf, es mov dx, offset prtint push ds mov ax, seg prtint mov ds, ax mov al, 0fh mov ah, 25h int 21h pop ds mov ah, 9 lea dx, prompt

sti mov di, 8000h dly: mov si, 9000h dly1: dec si jnz dly1 dec di jnz dly  mov ah, 2 mov dl, '$' int 21h cli push ds mov dx, save_ip9 mov ax, save_cs9 mov ds, ax mov al, 09 mov ah, 25h pop ds push ds mov dx, save_ipf mov ax, save_csf mov ds, ax mov al, 0fh mov ah, 25h int 21h pop ds in al, 21h and al, 0fdh out 21h, al sti …… main endp

kbint proc near mov bx, addr mov [bx], al call disp push ax inc bx inc count mov addr, bx check: cmp count,32 jb ret1 ;判断是否溢出 in al, 21h or al, 02 ;屏蔽键盘中断 and al, 7fh out 21h,al ;允许打印机中断 call intip ret1: cli mov al, 20h out 20h,al ;结束键盘中断   pop bx pop ax   iret kbint endp kbint proc near push ax push bx in al, 60h in al, 61h mov ah, al or al, 80h out 61h, al ;送键盘应答信号 xchg ah, al ;复位键盘 pop ax   test al, 80h jnz ret1 ;通码时处理 通码：(60h)7=0 断码：(60h)7=1

intip proc near push ax push bx push dx cli mov bx, offset message mov addr, bx mov dx, 378h mov al, 0dh out dx, al  ;输出回车 mov dx, 37ah mov al, 1dh out dx, al  ;送选通信号 jmp $+2 ;展宽选通信号   mov al, 1ch out dx, al pop dx pop bx pop ax  ret intip endp

prtint proc near push ax push bx push dx  mov bx, addr mov al, [bx] mov dx, 378h out dx, al mov dx, 37ah mov al, 1dh jmp $+2 mov al, 1ch pop ax inc bx mov addr, bx cmp al, 0ah jnz ret2 in al, 21h or al, 80h out 21h, al ;屏蔽打印机中断 ret2: mov al, 20h out 20h, al  ;结束打印机中断 pop dx pop bx pop ax  iret prtint endp

disp proc near ;显示扫描码 push ax push cx push dx mov ch, 2 mov cl, 4 nextb: rol al, cl mov dl, al and dl, 0fh or dl, 30h cmp dl, 3ah jl dispit add dl, 7 dispit: mov ah, 2 int 21h pop ax dec ch jnz nextb mov ah, 2 mov dl, ',' int 21h   pop dx pop cx pop ax   ret disp endp

第八章作业 Page 313 8.2 8.5 8.6