在80X86系列CPU中，采用專門的I/O指令來對I/O端口進行輸入或輸出操作。在CPU中負責與I/O端****換信息的寄存器只能是AL(8位數(shù)據或16位數(shù)據)。在輸入、輸出指令中，直接尋址范圍是0～255;通過DX寄存器存放外設的端口地址而間接尋址的范圍是0～65535。兩個連續(xù)的8位端口可以當作一個16位端口來使用。

　　在PC機中，實際上只有10條地址線(A0～A9)參加I/O端口地址譯碼，因此實際能訪問的I/O端口數(shù)為1024。相應的地址空間為000H～3FFH，其中000H～1FFH分配給系統(tǒng)板上的I/O端口，200H～3FFH分配給I/O插卡。所以當?shù)刂肪€A9為高電平時，表示PC機的系統(tǒng)總線與I/O插卡交換數(shù)據;A9為低電平時，系統(tǒng)總線為主板上的I/O端****換數(shù)據。

　　區(qū)分訪問內存與外設的控制信號是M/IO，當其為低電平時，表示CPU訪問I/O設備。為區(qū)分讀操作或寫操作應利用CPU相應控制信號，如IOR表示讀I/O端口，IOW表示寫I/O端口。在I/O端口的地址譯碼電路中，還必須使用AEN信號參與譯碼，AEN是DMA允許地址輸出信號，高電平時表示DAM控制器接管地址總線，只有當ANE為低電平時，才表示是CPU接管地址總線，在地址總線上送來的CPU是訪問I/O端口的地址，才允許I/O端口進行譯碼輸出。

　　2.計算機與外設交換信息的方式

　　計算機與外設交換信息的方式有4種:直接程序傳送方式、程序查詢方式、程序中斷方式和DMA(直接訪問存儲器)方式。

　　直接程序傳送方式適合于開關和數(shù)碼顯示器等比較簡單，可以直接向其輸入或輸出的器件。程序查詢方式適用于那些數(shù)據有一個準備與就緒過程的外設，只有外設準備好了，CPU才能進行數(shù)據的讀寫。

　　程序中斷方式使CPU與外設能同時并行地工作，以提高CPU的利用率。DMA方式是計算機與外設高速交換信息的方式，這種方式在DMA控制器的控制下，讓外設與內存之間不通過CPU而直接交換數(shù)據。由于DMA是用硬件實現(xiàn)這種數(shù)據交換的，所以速度很高，并且可以批量傳輸，適用于高速外設。在DMA開始之前要用程序對DMA控制器芯片進行初始化;在DMA傳輸結束后，也要用程序進行有關數(shù)據的處理工作。

　　3.計算機與外設之間交換信息的內容

　　計算機與外設之間交換信息的類型有3種:外設的狀態(tài)、計算機給外設的命令、雙方交換的信息。

　　4.查詢I/O方式

　　查詢方式的程序設計包括如下步驟:①輸入I/O設備的狀態(tài)信息;

　　②判斷I/O設備就緒否?若未就緒，則重新取設備狀態(tài)繼續(xù)判斷;③若I/O設備已就緒，則執(zhí)行I/O數(shù)據傳輸。

　　查詢方式所需硬件、軟件都很簡單，但浪費了大量的CPU時間。為了提高查詢方式中CPU的工作效率，可以讓CPU依次對多個外設查詢，即輪詢。

　　5.程序中斷I/O方式

　　在計算機中專門負責中斷處理的硬件和軟件稱為中斷系統(tǒng)。不同類型的CPU，其中斷系統(tǒng)的機能不同。

　　從主程序轉向I/O中斷服務程序的過程稱為中斷響應，I/O中斷響應是通過硬件實現(xiàn)的。其任務是:

　　①保存主程序的返回地址;

　　②轉向中斷服務程序的入口地址。中斷服務程序的任務是:①保護CPU現(xiàn)場;

　　②開中斷(在響應中斷的過程中要關中斷，以區(qū)分一次響應中斷的過程。若在本次處理中斷的過程中允許響應更高級別的中斷，則需及時開中斷);③中斷服務處理;

　　④恢復主程序的CPU現(xiàn)場;

　　⑤在80X86系統(tǒng)中，要向8259發(fā)EOI(中斷結束)命令，以便執(zhí)行中斷嵌套功能;⑥返回主程序的斷點處，以便繼續(xù)執(zhí)行主程序。

　　6.80X86的中斷系統(tǒng)

　　80X86CPU設有256種中斷類型，其中斷類型號為0～255。中斷服務程序的入口地址集中放在內存的中斷向量表中，每個中斷向量(即中斷服務程序入口地址)要占4字節(jié)，因此，內存的中斷向量表共占1KB，分布在內存地址區(qū)間0～3FFH中。

　　已知中斷類型號為n，則相應的中斷向量地址為4n，在4n和4n+1地址單元中存放該中斷服務程序入口地址的偏移量，在4n+2和4n+3單元中存放中斷服務程序入口的段地址。

　　7.8259中斷控制器芯片

　　一片8259可提供8個I/O中斷源，在286以上的PC機中用兩片8259級聯(lián)，可提供15個I/O中斷源。在8259中，用中斷服務寄存器ISR存放正在服務的中斷源標志。8259的全嵌套中斷工作方式是允許在中斷服務程序的執(zhí)行過程中響應更高級別中斷請求的方式，它要求中斷服務程序在中斷返回之前，向8259發(fā)EOI(中斷結束)命令，以便8259清除ISR寄存器中該中斷源的對應位，轉去處理級別較低的中斷服務。

　　8259在其8個中斷源IRQ0～IRQ7中，規(guī)定其優(yōu)先級別是:IRQ0最高，IRQ1次之，……IRQ7最低。

　　通過設置初始化命令字可以改變中斷源的優(yōu)先級別，甚至可以使優(yōu)先權在各中斷源之間輪流旋轉。

　　8.8259的初始化命令字

　　8259的初始化命令字共有4個，ICW1～ICW4必須按順序寫入。8259只有2個端口地址，即一個為偶數(shù)的地址和一個為奇數(shù)的地址，ICW1應寫入偶地址，ICW2～ICW4均是奇地址。ICW1用于設置8259的基本工作方式。

　　ICW2用于設置中斷類型，使中斷源IRQ號與CPU的中斷類型號建立一一對應的關系。ICW3用于設置8259級聯(lián)的具體方式。

　　ICW4用于設置中斷結束方式、緩沖方式、特殊的全嵌套方式等。

　　中斷結束方式分為自動中斷結束方式和非自動中斷結束方式，前者適用于無中斷嵌套的情況，8259中ISR的中斷源標志在CPU響應中斷請求后由8259自動清除，在中斷服務序中無需向8259發(fā)EOI命令;后者適用于中斷嵌套的情況，在中斷服務程序結束前，要8259發(fā)EOI命令，以便清除ISR中相應的中斷源標志位。在PC機中采用非自動中斷結束式，即中斷程序在返回主程序之前，必須向8259發(fā)EOI命令。

　　緩沖方式指8259和系統(tǒng)的數(shù)據總線之間經緩沖器相連;非緩沖方式則是直接相連。

　　當8259級聯(lián)工作時，應采用特殊的全嵌套方式，允許主片響應同級的中斷請求。一8259(主片)的8個IR輸入端最多可經8個8259(從片)擴展為64個輸入端。用2片8259則將中斷源輸入端擴展為15個。

　　9.DMA控制器芯片8237

　　8237通過HRQ向80X86CPU的HOLD發(fā)出DMA請求，CPU通過HLDA向8237作出確認，同時CPU將總線控制權交給8237。

　　在8237中有4個DMA通道，每個通道都可以連接一個獨立的I/O設備，它們不能同時工作，優(yōu)先順序為通道0～通道3。在每個通道中都有2個端口:一個16位的地址寄存器和一個16位的字節(jié)計數(shù)器，前者用來指示進行DMA數(shù)據傳輸時在內存中的起始地址，后者用來對傳輸?shù)腄MA數(shù)據字節(jié)進行計數(shù)，以便控制DMA傳送的結束。因此一片8237共有8個端口。

　　8237可以通過DREQ(連次級的HRQ)和DACK(連次級的HLDA)來實現(xiàn)級聯(lián)，這樣，用5片8237(1個主片，4個從片)就可以使MDA通道數(shù)擴大到16個。10.擴大DMA可尋址的內存空間

　　由于8237的地址寄存器為16位，因此可尋址的內存空間為64KB，為了擴大DMA可尋址的內存空間，可在8237外建立頁面地址寄存器，設頁面地址寄存器為12位，則DMA總的可尋址空間為216+12=256MB，可滿足現(xiàn)行PC機的要求。