1、1 1第 7 章 输入/ 输出和中断教材习题解答1. CPU 与外设交换数据的方式有几种，各有什么特点？【解】CPU 与外设交换数据的方式有两种：程序控制传递方式和 DMA（直接存储器存取）传递方式，其中程序控制的数据传送分为无条件传送、查询传送和中断传送三种。程序控制传递方式的特点是，以 CPU 为中心，数据传送的控制来自 CPU，通过预先编制好的输入或输出程序（传送指令和 I/O 指令）实现数据的传送 。这种传送方式的数据传送速度较低，传送路径经过 CPU 内部的寄存器，同时数据的输入输出的响应比较慢。DMA（Direct Memory Access）传递方式是一种不需要 CPU 干预也不
2、需要软件介入的高速数据传送方式。由于 CPU 只启动而不干预这一传送过程，同时整个传送过程只由硬件完成而不需要软件介入，所以其数据传送速率可以很高。2. 比较中断传送和 DMA 传送的区别。【解】在中断方式下，外设需要与主机传输数据时要请求主机给予中断服务，中断当前主程序的执行，自动转向对应的中断处理程序，控制数据的传输，过程始终在处理器所执行的指令控制之下进行。DMA 传送方式下，系统中有一个 DMA 控制器，它是一个可驱动总线的主控部件。当外设与主存储器之间需要传输数据时，外设向 DMA 控制器发出 DMA 请求，DMA 控制器向中央处理器发出总线请求；取得总线控制权后， DMA 控制器按
3、照总线时序控制外设与存储器间的数据传输，而不是通过指令来控制数据传输，传输速度高于中断方式。3. 编写一段程序，使从终端上输入 80 个字符，存放 BUFFER 开始的内存缓冲区中；并要求每读入一个字符，在终端上显示键入的字符。【解】程序如下：DATA SEGMENTBUFFER DB 80 DUP（？）DATA ENDSCODE SEGMENTASSUME CS： CODE，DS ：DATASTART： MOV AX，DATAMOV DS，AXMOV CX，80MOV BX，BUFFERLP： MOV AH，1INT 21HMOV BX，ALINC BXLOOP LPMOV AH，4CHIN
4、T 21HCODE ENDSEND START4. 什么叫中断，采用中断技术有哪些好处？【解】中断是外设随机地（指主程序运行到任何一条指令时）或程序预先安排产生中断请求信号，暂停 CPU 正在运行的程序，2 2转入执行称为中断服务的子程序，中断服务完毕后，返回到主程序被中断处继续执行的过程。CPU 与外设采用中断技术交换数据，可以克服无条件传递和查询传送的缺点，即 CPU 和外设只能串行工作。这样可以提高系统的工作效率，充分发挥 CPU 的高速运算的能力。5. 什么叫中断系统，它具备哪些功能？【解】计算机系统中完成中断处理过程的软硬件称为中断系统。中断系统应具有以下功能：(1) 能实现中断响应
5、、中断服务和中断返回当有中断源发出中断请求时，CPU 能决定是否响应此中断，若接受这个中断请求，CPU 能在保护断点（现行 CS：IP 值）后，转去执行相应的中断服务程序，中断处理完成后能恢复断点，继续执行程序。(2) 能实现中断优先级排队当两个或多个中断源同时提出中断请求时，CPU 要能根据各中断请求的轻重缓急程度，分别处理，即给每个中断源一个优先级别，保证首先处理优先级高的中断申请。(3) 能实现中断嵌套若中断处理过程中，又有新的优先级较高的中断请求，且当中断允许时，CPU 应能暂停正在执行的中断服务程序，转去响应与处理优先级较高的中断申请，待处理结束后，再返回原先较低的中断处理过程。6.
6、 CPU 在什么情况下才响应中断，中断处理过程一般包括哪些步骤？【解】CPU 每执行完一条指令后，当查询到有中断请求且此时 CPU 允许中断（即中断允许标志位 IF=1，开中断） ，CPU 才能响应中断。CPU 中断处理的具体过程一般包括以下步骤：中断请求、中断判优、中断响应、中断处理及中断返回。7. 何谓非屏蔽中断和可屏蔽中断？【解】何谓非屏蔽中断和可屏蔽中断都是硬件中断（也称外部中断） 。非屏蔽中断通过 CPU 的 NMI 端引入，它不受内部中断允许标志位 IF 的屏蔽，一般在一个系统中只允许有一个非屏蔽中断。可屏蔽中断是通过 CPU 的 INTR 引入 ，它受内部中断允许标志 IF 的控
7、制。只有在 IF=1 时，CPU 才能响应中断源的请求。当 IF=0 时，中断请求被屏蔽。通常在一个系统中，通过中断控制器（8259A）的配合，可屏蔽中断可以有一个或多个。8. CPU 如何识别中断源？【解】通过读取 8259 中断服务寄存器 ISR 中的内容识别中断源。ISR 寄存所有正在被服务的中断级，优先权电路对保存在 IRR中的各个中断请求，经过判断确定最高的优先权，并在中断响应周期把它选通送至中断服务寄存器 ISR。9. 什么叫中断优先权，有哪些解决中断优先权的办法？【解】由于中断请求是随机的，在某一瞬间有可能出现两个或两个以上中断源同时提出请求的情况。这时必须根据中断源的轻重缓急，
8、给每个中断源确定一个中断级别，这个级别称为中断优先权。在系统中如果有多个中断源，就要考虑其优先权的问题。通常 CPU 只有一条中断请求线，当有多个中断源同时请求中断服务时，就要求 CPU 能识别出哪些中断源有中断请求，同时辨别和比较它们的优先权，先响应中断源中优先权级别最高的中断请求。另外，当 CPU 正在处理中断时，也要能响应更高级的中断申请，并屏蔽同级或较低的中断请求。确定中断的中断优先权一般可以采用软件和硬件两种方法。10. 简述 8086/8088CPU 的中断结构及中断处理过程。【解】8086/8088CPU 可以处理 256 种类型的中断源，这些中断源可分为硬件中断和软件中断两大类
9、。 CPU 响应中断后，把正在执行程序的当前地址（CSIP）压入堆栈保存，将中断服务程序入口地址送入 CSIP，由此开始执行中断服务程序。在8086 系统中，允许引入 256 种类型中断源（类型码为 0255） ，相应有 256 个中断服务程序首址。存放中断地址的一段内存空间称中断向量表。断类型码与中断向量所在位置（中断向量地址指针）之间的对应关系为：中断向量地址指针=4*中断类型码内部中断的处理过程：（1）CPU 取得中断类型码，将类型码乘 4 作为向量表指针。 （2）把 CPU 标志寄存器入栈，保护各个标志，此操作类似于 PUSHF 指令。 （3）清除 IF 和 TF 标志，屏蔽新的 IN
10、TR 中断和单步中断。 （4）保存断点，即把断点处 IP 和 CS 压栈，先压CS 值后压 IP 值。 （5）从中断向量表中取中断服务程序入口地址分别送入 IP 和 CS 中。 （6）按新的地址执行中断服务程序。3 3CPU 执行中断服务程序的最后一条中断返回指令 IRET 后，返回到断点处继续执行原程序。11. 8086/8088 的中断系统分哪几类，其优先顺序如何？【解】8086/8088CPU 可以处理 256 种类型的中断源，这些中断源可分为硬件中断和软件中断两大类。硬件中断是由外部硬件产生的，它又可分为非屏蔽中断和可屏蔽中断。一般在一个系统中只允许有一个非屏蔽中断，可屏蔽中断可以有一
11、个或多个。软件中断是 CPU 根据软件的某些指令或者软件对标志寄存器某个标志位的设置而产生的。8086/8088 系统中，中断优先权排队次序从高到低为：除法出错、指令中断、溢出中断、非屏蔽中断、可屏蔽中断、单步中断。12. 中断入口地址表的功能是什么？已知中断类型码分别为 84H 和 0FAH，它们的中断入口在中断入口地址表的什么位置上？【解】CPU 响应中断后，把正在执行程序的当前地址（CS ：IP）压入堆栈保存，将中断服务程序入口地址送入 CS：IP，由此开始执行中断服务程序。在 8086 系统中，允许引入 256 种类型中断源（类型码为 0255） ，相应有 256 个中断服务程序首址。
12、这些地址就存放在中断入口地址表中。中断类型码分别为 84H 的中断源所对应的中断服务程序首址存放在 00000210H （484H210H）开始的 4 个单元中。中断类型码分别为 0FAH 的中断源所对应的中断服务程序首址存放在 000003E8H （40FAH3E8H）开始的 4 个单元中。13. 若在一个系统中有 5 个中断源，它们的优先排序为：1，2，3，4，5。它们的中断服务程序入口地址分别为LOOP1、LOOP 2、LOOP 3、LOOP 4、LOOP 5。试编写一中断服务程序，当有中断请求 CPU 响应时，能用软件查询办法转到优先权最高的中断源。【解】设中断请求寄存器地址为 20H
13、，中断服务程序如下：PUSH CSPUSH IP ；保护现场IN AL，20HTEST AL，80HJNE LOOP1 ；执行 1 号中断服务程序TEST AL，40HJNE LOOP2TEST AL，20HJNE LOOP3TEST AL，10HJNE LOOP4TEST AL，08HJNE LOOP5：LOOP1： ：IRETLOOP2： ：IRETLOOP3： ：IRET4 4LOOP4： ：IRETLOOP5： ：IRET14. 8086/8088CPU 如何获得中断类型码？【解】对于专用中断，中断类型码是自动形成的。几种类型码为：类型 0、1、3、4。对于 INT n 指令，其类型码
14、为指令中给定的 n。对于外部非屏蔽中断请求，CPU 自动提供中断类型号 2。对于外部可屏蔽中断请求，CPU 从数据线中获取外部设备的中断类型码，15. 简述中断控制器 8259A 的内部结构和主要功能。【解】8259A 的内部结构见教材图 7-11。它由中断请求寄存器 IRR（INTERRUPT Request Register） 、优先权电路、中断服务寄存器 ISR（INService Register） 、中断屏蔽寄存器 IMR（Interrupt Mask Register） 、数据总线缓冲器、读写电路、控制逻辑和级连缓冲/比较器组成。8259A 的主要功能为： (1) 具有 8 级优先
15、权控制，通过级连可扩展至 64 级优先权控制。(2) 每一级中断都可以屏蔽或允许。(3) 在中断响应周期，8259A 可提供相应的中断向量号（中断类型号） 。(4) 可通过编程来进行选择工作方式。16. 某系统中有 5 个中断源，它们从中断控制器 8259A 的 IR0IR 4 中以脉冲方式引进系统，它们的中断类型码分别为40H，41H，42H，43H 和 44H，中断入口分别为 3500H，4080H，4505H，5540H 和 6000H。允许它们以完全嵌套方式工作，请编写相应的初始化程序，使 CPU 响应任何一级中断时，能正确地进入各自中断服务程序入口。【解】设在 I/O 地址空间中分配
16、给 8259A 的端口地址为 20H 和 21H。中断结束为 EOI 命令方式。边沿触发方式，缓冲方式。ICW1 的内容：13HA0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D00 0 0 0 1 0 0 1 1偶地址 8086/8088 系统无效，置 0。 识别位 边沿触发调用地址间隔为 8单片 8086/8088系统必须设ICW4。ICW2 的内容：40H A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D01 0 1 0 0 0 0 0 0奇地址 中断类型 自动填入ICW4 的内容：0DHA0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D01 0 0 0 0 1 1 0 1奇地址 未定
17、义，置 0。 全嵌套方式缓冲方式/主 正常 EOI结束工作于8086/8088 系统根据系统要求初始化编程如下：MOV AL，13H ；设置 ICW1 为边沿触发，单片 8259A，需要 ICW4。OUT 20H，ALMOV AL，40H ；设置 ICW2，类型码为 40H（IR 0） 。OUT 21H，ALMOV AL，0DH ；设置 ICW4，全嵌套方式，缓冲方式，正常 EIOOUT 21H，AL初始化完成后，8259A 处于全嵌套工作方式，可以响应外部中断请求。根据操作要求，设置中断入口地址分别为3500H，4080H，4505H，5540H 和 6000H：5 517. 试编写出只有一
18、片 8259A 的 8086 系统中 8259A 的初始化程序。8259A 的地址为 02C0H 和 02C1H，要求：（1）中断请求采用电平触发。 （2）IRQ 请求的中断类型是 16。 （3）采用缓冲器方式。 （4）采用普通的 EOI 命令。【解】ICW1 的内容：1BHA0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D00 0 0 0 1 1 0 1 1偶地址 8086/8088 系统无效，置 0。识别位 电平触发调用地址间隔为 8单片 8086/8088 系统必须设 ICW4。6 6ICW2 的内容：10H A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D01 0 0 0 1 0 0
19、 0 0奇地址 中断类型 自动填入ICW4 的内容：0DHA0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D01 0 0 0 0 1 1 0 1奇地址 未定义，置 0。 全嵌套方式缓冲方式/主 正常 EOI结束工作于 8086/8088系统根据系统要求初始化编程如下：MOV AL，1BH ；设置 ICW1 为电平触发，单片 8259A，需要 ICW4。MOV DX，02C0HOUT DX，ALMOV AL，10H ；设置 ICW2，类型码为 10H（IR 0） 。MOV DX，02C1HOUT DX，ALMOV AL，0DH ；设置 ICW4，全嵌套方式，缓冲方式，正常 EIOOUT DX，AL
