输入输出方式及其中断处理(精)

第九课输入输出控制方式[课题] 输入输出控制方式[课型] 新课[授课课时][教学目标]理解输入输出控制方式的基本概念，理解中断的执行过程[教学重点]中断的执行过程[教学难点]中断的执行过程[教学过程]一、输入输出控制方式CPU控制输入输出设备工作的方式有三种：程序查询方式、中断方式和直接存储器访问方式。

二、程序查询方式程序查询方式是在程序控制下CPU与外设之间交换数据。

其工作过程首先是用程序向外设发出进行数据传送的控制信号，然后从外设读取外设状态，检查是否可以进行数据传送，若外设准备就绪，则进行数据传送；否则反复读外设状态并检查，直到外设准备就绪再进行数据传送。

程序查询方式主要用软件方式实现，它的特点是CPU工作效率低。

三、中断方式中断是主机在执行程序过程、中，遇到突发事件而中断程序的政党执行，转去对突发事件的处理，待处理完成后返回原程序继续执行。

计算机中使用中断方式由软件和硬件共同实现。

软件部分指中断处理程序。

硬件部分指中断控制电路，其作用是负责对中断请求、中断响应等进行相应的处理，保证中断过程的政党进行。

中断过程包括中断请求、中断响应、中断处理、中断返回等步骤。

（1）中断请求。

中断源向CPU中的控制器发出中断请求。

（2）中断响应。

中断响应过程中把被中断的程序的断点地址保存起来，把中断处理程序入口地址送入指令指针寄存器，开始执行中断处理程序。

（3）中断处理。

根据不同的中断原因，中断处理程序执行相应的处理，中断处理程序运行结束后转入中断返回。

（4）中断返回。

中断返回就是恢复断点。

四、直接存储器访问方式直接存储器访问方式（DMA）指高速外设与内存之间直接进行数据交换，不通过CPU，并且CPU不参加数据交换的控制。

DMA方式下高速外设和内存之间进行数据传输需要使用总线，所以DMA方式下要解决的问题主要是总线使用权的转移。

总线使用权一般情况下由CPU掌握，在DMA期间总线使用权交给DMA控制器。

DMA方式由硬件实现。

输入输出中断总结概述输入输出中断是计算机系统中一种重要的机制，用于处理外设与计算机之间的数据传输。

本文将对输入输出中断的概念、作用、分类和处理流程进行详细的总结和讲解。

什么是输入输出中断？输入输出中断是指当外设需要与计算机进行数据传输时，外设向计算机发出中断请求，使得计算机在完成当前操作后，立即转向处理该中断请求的机制。

在计算机体系结构中，输入输出设备（I/O设备）通常与主机（CPU和内存）通过输入输出接口进行连接。

通过输入输出中断，I/O设备可以在计算机执行其他任务的同时，与主机进行数据交换。

输入输出中断的作用输入输出中断通过降低计算机与I/O设备之间的耦合，使得计算机可以更高效地处理多个外设设备。

同时，输入输出中断还可以提高系统的吞吐量和响应速度，提高计算机系统的整体性能。

主要作用如下：1.提高系统的可靠性：通过中断机制，可以实现I/O设备与主机之间的异步工作，减少了死锁和饥饿等问题。

2.简化I/O设备驱动程序：输入输出中断可以简化驱动程序的设计和开发，减少了编程的复杂性和工作量。

3.提高系统的并发性：输入输出中断可以允许多个外设同时工作，并且可以在计算机执行其他任务时进行数据传输。

4.降低计算机与I/O设备之间的耦合度：通过中断机制，可以将I/O设备和主机解耦，实现I/O设备的独立操作和管理。

输入输出中断的分类根据中断处理的方式，输入输出中断可以分为以下几类：1.外部中断：外部中断是由外部事件或设备引起的中断，例如键盘输入、鼠标点击等。

外部中断通常由外部设备向CPU发出中断请求信号，从而引起中断处理程序的执行。

2.内部中断：内部中断是由CPU内部事件或异常引起的中断，例如溢出、除零错误等。

内部中断通常由CPU自身引发，并且由CPU内部的中断控制器进行处理。

3.软件中断：软件中断是由正在执行的程序通过软件指令触发的中断。

软件中断通常用于系统调用、异常处理等。

输入输出中断的处理流程输入输出中断的处理流程通常包括以下几个步骤：1.中断请求：外设向计算机发出中断请求信号，请求处理器处理中断。

单片机的中断处理机制单片机（Microcontroller）是一种集成了CPU、内存、输入输出接口及定时器等功能的微型计算机系统。

在单片机的运行过程中，中断（Interrupt）机制起到了重要作用。

本文将介绍单片机的中断处理机制及其原理。

一、中断的概念和分类中断是指在程序执行过程中，由硬件或软件发出的请求，使CPU暂时中止当前的工作，去响应新的任务。

中断可以分为硬件中断和软件中断两类。

硬件中断是由外部设备发出信号（如I/O设备、定时器、串口等）请求CPU响应的。

硬件中断的触发可能是边沿触发（上升沿或下降沿）或电平触发。

当硬件中断触发后，CPU会跳转到相应的中断服务程序（Interrupt Service Routine, ISR）执行，并保留现场。

软件中断是通过软件指令（软中断指令）触发的一种中断，由程序员自己编写的程序中的特殊指令引起。

软件中断一般用于实现程序调用和异常处理等功能。

二、中断优先级与嵌套在单片机中，不同的中断源可能会同时触发，此时中断优先级的设置非常重要，以确保高优先级中断能够被及时响应。

通常情况下，单片机的中断源分为多个级别，每个级别对应一个中断优先级。

当多个中断源同时触发时，单片机会根据中断优先级来判断哪个中断需要被优先处理。

高优先级的中断会打断低优先级的中断，直到高优先级的中断处理完成。

除了中断优先级的设置外，中断的嵌套也是单片机中断处理机制的重要概念。

当一个中断正在被处理时，如果同时有更高优先级的中断触发，CPU会暂停当前中断的处理，转而去处理更高优先级的中断。

待高优先级中断处理完毕后，CPU会回到原来的中断处理流程继续执行。

三、中断向量表和中断服务程序在单片机的中断处理机制中，中断向量表（Interrupt Vector Table）起到了关键作用。

中断向量表是一张存储了各个中断服务程序入口地址的表格，用于指示当某个中断发生时，CPU应该跳转到哪个中断服务程序执行。

中断向量表的每个表项对应一个中断源，表项中存储的是相应中断服务程序的入口地址。

计算机基础知识什么是输入输出（IO）操作计算机基础知识：什么是输入输出（IO）操作计算机是一种用于处理数据的工具，而输入输出（IO）操作是计算机与外部世界进行数据交流的方式。

通过输入，我们可以将外部的数据传递给计算机进行处理，而输出则是将计算机处理后的数据传递给外部环境。

在本文中，我们将探讨输入输出操作的基础知识。

一、输入输出（IO）的概念输入输出是计算机与外部环境进行数据交流的方式。

输入是指将外部数据传递给计算机，供计算机进行处理和分析；输出则是将计算机处理后的数据传递给外部环境，供人们观察和使用。

在计算机系统中，输入输出设备起到了极为重要的作用。

例如，键盘、鼠标和触摸屏等输入设备用于接收用户的命令和数据，显示器、打印机等输出设备则用于向用户展示计算机处理的结果。

二、输入输出的分类1. 人机交互输入输出：这种输入输出方式主要是通过外部设备与人进行交互。

例如，使用键盘输入文字、鼠标点击图标进行操作、触摸屏选择菜单等。

同时，显示器将结果输出给人们观察。

2. 设备驱动程序输入输出：这种输入输出方式是通过设备驱动程序进行的。

计算机通过设备驱动程序与各类外部设备进行通信。

例如，打印机通过打印机驱动程序与计算机通信，将计算机处理的文档输出。

3. 文件输入输出：文件是计算机中存储数据的一种形式，也是计算机与外部世界交流的一种方式。

我们可以将数据存储在文件中，进行读取和写入操作。

三、输入输出的基本操作在计算机基础中，我们了解到输入输出操作的基本函数包括读取和写入。

读取是指从外部获取数据并传递给计算机进行处理；写入则是将计算机处理的结果传递给外部。

读取函数的基本形式如下：input(data)：从外部读取数据，存储在变量data中。

写入函数的基本形式如下：output(data)：将变量data中的数据写入外部设备，供外部环境使用。

四、输入输出的应用输入输出操作在计算机中得到了广泛的应用。

以下是一些常见的输入输出操作应用场景：1. 数据采集：许多科学实验、气象观测等需要收集大量外部数据，通过输入输出操作，这些数据可以传递给计算机进行进一步的分析和处理。

单片机指令的输入输出控制方法与技巧单片机作为嵌入式系统中的核心部件，具备强大的控制能力和广泛的应用领域。

在实际应用中，单片机的输入输出控制是非常重要的一部分，对于系统的性能和功能起着决定性的作用。

本文将介绍单片机指令的输入输出控制方法与技巧，帮助读者更好地理解和应用单片机。

1. 输入控制方法与技巧单片机的输入控制主要涉及外部信号的接收和处理。

以下是一些常用的输入控制方法和技巧：1.1. GPIO口输入通用输入输出口(GPIO)是单片机常用的输入输出方式。

通过配置GPIO引脚的工作模式和输入电平，可以实现外部信号的输入。

在编程时，可以使用相应的指令读取GPIO口的状态，从而获取外部信号。

1.2. 外部中断单片机通常提供多个外部中断引脚，可以用于处理外部触发的事件。

通过配置中断触发方式和优先级，可以在特定条件下触发中断服务程序，实现对外部信号的即时响应。

1.3. 定时器输入捕获某些单片机具备输入捕获功能，可以用于测量外部信号的频率、脉宽等参数。

通过配置定时器的工作模式和捕获触发条件，可以准确获取外部信号的时序信息。

2. 输出控制方法与技巧单片机的输出控制主要涉及外部设备的驱动和控制。

以下是一些常用的输出控制方法和技巧：2.1. GPIO口输出与GPIO口的输入类似，通过配置GPIO引脚的工作模式和输出电平，可以实现对外部设备的控制。

在编程时，可以使用相应的指令改变GPIO口的状态，从而控制外部设备。

2.2. PWM输出脉冲宽度调制(PWM)输出常用于控制模拟量设备，如电机速度调节、LED亮度调节等。

通过配置定时器和PWM相关寄存器，可以生成不同占空比的PWM信号，实现对外部设备的精确控制。

2.3. DAC输出数模转换器(DAC)可以将数字信号转换为模拟信号输出。

通过配置DAC相关寄存器和数据缓存，可以实现对外部模拟设备的控制，如音频输出、电压输出等。

3. 控制方法与技巧除了上述的输入输出控制方法和技巧之外，还有一些常用的控制方法和技巧，可以提高单片机系统的性能和可靠性。

2019年全国计算机考试四级复习纲要：输入与输出系统九、输入与输出系统1.输入输出系统的发展输入输出系统的发展大致分为五种方式，即程序控制的输入输出方式、中断方式，DMA方式、输入/输出通道方式和I/O处理机等五种方式。

程序查询方式和程序中断方式适用于数据传输率比较低的外部设备。

而DMA方式、通道方式和I/O处理机方式适用于数据传输率比较高的设备。

当前，小型机和微型机大都采用程序查询方式、程序中断方式和DMA方式。

通道方式I/O处理机方式大都用在中、大型计算机中。

为了介绍方便，我们把通道方式和I/O处理机方式视为一种方式。

2.程序查询方式程序查询方式又叫程序控制I/O方式。

在这种方式中，数据在CPU和外部设备之间的传送完全靠计算机程序控制，是在CPU主动控制下实行的，当输入/输出时，CPU暂停执行主程序，转去执行输入/输出的服务程序，根据服务程序中的I/O指令实行数据传送。

这是一种最简单、最经济的输入/输出方式。

它只需很少的硬件，所以几乎所有的机器都具有程序查询方式。

特别是在微、小型机中，常用程序查询方式来实现低速设备的输入输出管理。

3.程序中断方式“中断”概念的提出，是计算机系统结构设计中的一个重大变革。

在程序中断方式中，某一外设的数据准备就绪后，它“主动”向CPU发请求中断的信号，请求CPU暂时中断当前的工作而实行数据交换。

当CPU响应这个中断时，便暂停运行主程序，并自动转移到该设备的中断服务程序。

当中断服务程序结束以后，CPU又回到原来的主程序。

其原理和调用子程序相仿，不过，这里要求转移到中断服务子程序的请求是由外部设备发出的。

中断方式特别适合于随机出现的服务。

4.DMA方式（1）DMA方式的基本概念直接访问内存DMA方式，是一种完全由硬件执行I/O交换的工作方式。

在这种方式中，DMA控制器从CPU中完全接管对总线的控制，数据交换不经过CPU，而直接在内存储器和I/O设备之间实行。

DMA方式一般用于高速地传送成组的数据。

单片机P1口输入输出及外部中断实验一、实验目的1、学习P1口的使用方法。

2、学习延时子程序的编写和使用。

3、熟练在汇编软件环境下编写、修改、调试、和运行硬件程序4、熟悉汇编语言二、实验说明1、P1口做输出口，接八只发光二极管，编写程序，使发光二极管循环点亮。

2、P1.0,P1.1作输入口接两个拨动开关，P1.2,P1.3作输出口，接两个发光二极管，编写程序读取开关状态，将此状态，在发光二极管上显示出来。

编程时应注意P1.0,P1.1作为输入口时应先置1,才能正确读入值。

3、用单次脉冲申请中断，在中断处理程序中使P1.0的输出状态发生反转，并通过发光二极管观察P1.0的电平。

三、实验仪器计算机伟福软件（lab2000P ）四、实验内容1、P1口是准双向口。

它作为输出口时与一般的双向口使用方法相同。

由准双向口结构可知当P1口用为输入口时，必须先对它置“1”。

若不先对它置“1”，读入的数据是不正确的。

2、8051延时子程序的延时计算问题，计算和估算延时子程序的时间。

3、保护进入中断时的状态，并在退出中断之前恢复进入时的状态。

4、必须在中断程序中设定是否允许中断重入，即设置EXO位。

1> 关于延时子程序的时间计算，查指令表可知MOV和DJNZ指令均需用两个机器周期，在6MHz晶振时，一个机器周期时间长度为12/6MHZ，所以上面延时子程序该的执行时间为：（256×255+2）×2×12÷6 ≈261ms2>采用P1口作输出P1口是准双向口，它作为输出口使用时具有锁存功能。

实验所需要LED电平显示电路如图所示。

3>采用P1口作输入和输出由P1口的准双向口结构可知，当作为输入口时，必须先对它置“1”。

若不先对它置“1”，读入的数据是不正确的。

实验所需要LED电平显示电路和逻辑电平开关电路如图所示。

思考题1、改变延时时间，变快或者变慢，观察效果；2、第2个实验在每个端口增加软件延时，延时时间变快或者变慢，观察拨动开关响应效果；3、改变流水灯的运行方向；4、改变流水灯的运行模式，双灯对跑，双灯一起跑。