汇编语言输入输出程序设计详解：中断与直接控制

“汇编语言课件：第8讲 输入输出程序设计.pdf” 在计算机系统中，输入输出（I/O）程序设计是至关重要的，因为它涉及到了数据如何在处理器和外部设备之间有效地传输。本讲主要介绍了三种常见的I/O数据传送方式：程序直接控制方式、中断传送方式以及DMA（直接存储器存取）方式。 1. **程序直接控制I/O方式** 在这种模式下，CPU通过执行一系列指令来直接控制I/O操作。例如，程序会不断地查询某个状态寄存器，直到设备准备就绪。在示例程序中，`IN` 和 `OUT` 指令用于读写特定的端口，如读取或修改设备控制寄存器的值。例如，一个简单的Sound程序会检查2号定时器门控位，并在需要时发送声音。 2. **中断传送方式** 中断机制允许CPU在执行其他任务时，响应来自外设的异步事件。当外设完成某个操作（如数据传输）并发出中断请求时，CPU会在适当的时候暂停当前任务，处理中断服务程序，然后恢复原任务。中断分为两类：可屏蔽中断（如键盘、打印机的I/O请求）和不可屏蔽中断（如电源故障）。在80x86架构中，中断由8259A中断控制器管理，它有多个中断输入线，对应不同的设备。中断处理包括设置CPU的中断允许位（IF），以及通过中断屏蔽寄存器来管理中断的优先级和屏蔽。 3. **中断传送方式的具体实现** - **非屏蔽中断请求**：这些中断无法被CPU屏蔽，一旦发生，必须立即处理，如电源故障或硬件错误。 - **可屏蔽中断请求**：CPU可以通过设置中断屏蔽位来决定是否响应这些中断，例如，当处理关键任务时，可以暂时关闭中断。 - **中断逻辑和中断源**：中断逻辑包括中断请求信号的传递、中断处理的启动和中断服务程序的执行。80x86中断源多样，包括系统定时器、键盘、串行通讯口、软盘和打印机等。 4. **中断处理过程** - **中断请求**：当外设完成操作后，向CPU发出中断请求。 - **中断响应**：CPU检测到中断请求，保存当前执行的上下文（如寄存器值），并跳转到中断向量表中对应的中断服务程序地址。 - **中断处理**：中断服务程序执行必要的操作，如接收数据或发送命令。 - **中断返回**：处理完毕后，CPU恢复之前保存的上下文，继续执行被打断的任务。 5. **DMA方式** DMA方式允许外设直接与内存交换数据，无需CPU参与。这种方式在大量数据传输时特别有效，因为CPU可以同时处理其他任务。在DMA过程中，CPU将控制权交给DMA控制器，后者负责管理和完成数据传输。 总结起来，汇编语言中的I/O程序设计涵盖了控制CPU与外设交互的各种方法，从简单的程序直接控制到高效的中断和DMA机制。理解这些概念对于编写高效、实时的系统级代码至关重要。