CPU除了有运算能力外,还要有I/O能力。
15.1接口芯片和端口
PC系统的接口卡和主板上,装有各种接口芯片。这些外设接口芯片的内部有若干寄存器,CPU将这些寄存器当作端口来访问。
外设的输入不直接送入内存和CPU,而是送入相关接口芯片的端口中。
可见,CPU通过端口和外部设备进行联系。
15.2外中断信息
在PC系统中,外中断源一共有以下两类。
1.可屏蔽中断:
可屏蔽中断是CPU可以不响应的外中断。CPU是否响应可屏蔽中断,要看标志寄存器的IF位的设置。当CPU检测到可屏蔽中断信息时,如果IF=1,则CPU在执行完当前指令后响应中断,引发中断过程;如果IF=0,则不响应可屏蔽中断
可屏蔽中断所引发的中断过程,除在第1步的实现上有所不同外,基本上和内中断的中断过程相同。因为可屏蔽中断信息来自于CPU外部,中断类型码是通过数据总线送入CPU的;而内中断的中断类型码是在CPU内部产生的。
现在,我们可以解释中断过程中将IF置位0的原因了。将IF置为0的原因就是,在进入中断处理程序后,禁止其他的可屏蔽中断。
当然如果在中断处理程序中需要处理可屏蔽中断,可以用指令将IF置为1.8086CPU提供的设置IF的指令如下:
sti,设置IF=1
cli,设置IF=0
2.不可屏蔽中断
不可屏蔽中断是CPU必须响应的外中断。当CPU检测到不可屏蔽中断信息时,则在执行完当前指令后,立即响应,引发中断过程。
对于8086CPU,不可屏蔽中断的中断类型码固定为2,所以中断过程中,不需要取中断类型码。则不可屏蔽中断的中断过程为:
1.标志寄存器入栈,IF=0,TF=0
2.CS,IP入栈
3.IP=8,CS=0AH
几乎所有由外设引发的外中断,都是可屏蔽中断。当外设有需要处理的事件(比如说键盘输入)发送时,相关芯片向CPU发出可屏蔽中断信息。不可屏蔽中断是在系统中有必须处理的紧急情况发生时用来通知CPU的中断信息。
15.3PC机键盘的处理过程
(详细见书)
1.键盘输入:
键盘上的每一个键相当于一个开关,键盘中有一个芯片对键盘上的每一个键的开关状态进行扫描。
按下一个键时,开关接通,该芯片就产生一个扫描码,扫描码说明了按下的键在键盘上的位置。扫描码被送入主板上的相关接口芯片的寄存器中,该寄存器的端口地址为60h。
松开按下的键时,也产生一个扫描码,扫描码说明了松开的键在键盘上的位置。松开按键时产生的扫描码也被送入60h端口中。
一般将按下一个键时产生的扫描码称为通码,松开一个键时产生的扫描码称为断码。扫描码长度为一个字节,通码的第7位为0,断码的第7位为1,即:
断码=通码+80h
比如,g键的通码为22h,断码为a2h。
2.引发9号中断
键盘的输入到达60h端口时,相关的芯片就会向CPU发出中断类型码为9的可屏蔽中断信息。CPU检测到该中断信息后,如果IF=1,则响应中断,引发中断过程,转去执行int 9 中断例程。
3.执行 int 9 中断例程
BIOS提供了int 9 中断例程,用来进行基本的键盘输入处理,主要的工作如下:
1.读出60h端口中的扫描码
2.如果是字符键的扫描码,将该扫描码和它所对应的字符码(即ASCII码)送入内存中的BIOS键盘缓冲区;如果是控制键(比如Ctrl)和切换键的扫描码,则将其转变为状态字节写入内存中存储状态字节的单元。
3.对键盘系统进行相关的控制,比如说,向相关芯片发出应答信息。
BIOS键盘缓冲区是系统启动后,BIOS用于存放int 9中断例程所接收的键盘输入的内存区。该内存区可以存储15个键盘输入,因为int 9中断例程除了接受扫描码外,还要产生和扫描码对应的字符码,所以在BIOS键盘缓冲区中,一个键盘输入用一个字单元存放,高位字节存放扫描码,低位字节存放字符码。