1、第十五講：第十五講： 8086/8088中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng) 重點：重點： 8086/8088中斷系統(tǒng)，中斷控制器Intel8259A的性能概述，內(nèi)、外部結(jié)構(gòu)，工作過程，工作方式等。 一、中斷分類及中斷類型碼一、中斷分類及中斷類型碼 中斷源中斷源：引起中斷的原因或發(fā)出中斷請求的設(shè)備稱為中斷源。 1、中斷的分類、中斷的分類 共分為兩類：硬件中斷和軟件中斷 硬件中斷硬件中斷：由外部硬件產(chǎn)生的中斷，如打印機(jī)、鍵盤等，也稱為外部中斷?？煞譃閮深悾翰豢善帘沃袛嗪涂善帘沃袛唷?不可屏蔽中斷：由NMI引腳引入，不受中斷允許標(biāo)志的影響，每個系統(tǒng)僅允許有一個，用來處理緊急情況，如掉電處理。這種中斷一旦發(fā)生，系統(tǒng)會立

2、即響應(yīng)。 可屏蔽中斷：由INTR引腳引入，受中斷允許標(biāo)志的影響，當(dāng)IF1時，可屏蔽中斷才能進(jìn)入CPU，可屏蔽中斷可有多個，一般通過優(yōu)先級排隊，從多個中斷源中選出一個進(jìn)行處理。 軟件中斷軟件中斷（內(nèi)部中斷）：根據(jù)某條指令或?qū)?biāo)志寄存器中某個標(biāo)志的設(shè)置產(chǎn)生，與硬件電路無關(guān)，如除數(shù)為0，或用INT n指令產(chǎn)生。 溢出中斷由INTO指令引起 斷點中斷由INT3指令引起 單步由標(biāo)志TF引起 ，不對應(yīng)指令 除0中斷由計算結(jié)果引起，不對應(yīng)指令2、中斷類型碼：、中斷類型碼：8086/8088為每個中斷源分配了一個中斷類型碼，其取值范圍為0255，可處理256種中斷。其中包括軟件中斷、系統(tǒng)占用的中斷和預(yù)留給用戶

3、使用的中斷。二、中斷向量和中斷向量表二、中斷向量和中斷向量表中斷向量中斷向量：中斷服務(wù)子程序的入口地址。中斷向量表中斷向量表：將中斷向量按一定規(guī)律排列成的表 。三、中斷響應(yīng)過程與時序三、中斷響應(yīng)過程與時序1、硬件中斷的響應(yīng)過程、硬件中斷的響應(yīng)過程硬件中斷指的是從NMI進(jìn)入的非屏蔽中斷或從INTR進(jìn)入的可屏蔽中斷。對可屏蔽中斷，響應(yīng)過程為：響應(yīng)過程為：CPU在INTR上接到一個中斷請求信號，如果IF1，CPU在當(dāng)前指令執(zhí)行完以后開始響應(yīng)中斷請求，在INTA*連續(xù)發(fā)兩個負(fù)脈沖，外設(shè)在第二個負(fù)脈沖到來后，向數(shù)據(jù)線上送出中斷類型碼， CPU接到中斷類型碼后，動作如下： 將中斷類型碼存入暫存器； 將FL

4、AG內(nèi)容壓入堆棧； 將IF清0，防止中斷響應(yīng)過程被中斷，將TF清0，防止以單步方式執(zhí)行中斷處理子程序。注意：CPU在中斷響應(yīng)時自動清除IF標(biāo)志，如允許中斷嵌套，必須在中斷處理子程序中用指令置位IF； 保護(hù)斷點，將IP和CS的內(nèi)容入棧； 根據(jù)中斷類型碼，在中斷向量表中找到相應(yīng)的中斷向量，裝入IP和CS，轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)子程序。2、硬件中斷的時序、硬件中斷的時序指令最后一個T采樣INTR，進(jìn)入中斷響應(yīng)后，在第一個總線周期的T1仍采樣INTR。最小模式時，從INTA*發(fā)中斷響應(yīng)信號，最大模式，通過S2、S1、S0的組合完成。第一個總線周期用來通知外設(shè)，準(zhǔn)備響應(yīng)中斷，第二個總線周期，接收外設(shè)發(fā)來的中斷類型

5、碼。在中斷響應(yīng)總線周期，M/IO*為低，數(shù)據(jù)/地址線浮空，BHE*和S7地址/狀態(tài)線均浮空。 3、軟件中斷軟件中斷 通過中斷指令使CPU執(zhí)行中斷處理子程序的方法，特點如下： 中斷類型碼由指令提供，不需執(zhí)行中斷響應(yīng)總線周期，也不受IF標(biāo)志的影響。 正在執(zhí)行軟件中斷時，若來NMI，立即響應(yīng)，若來可屏蔽中斷，只要條件允許（如IF1，當(dāng)前指令執(zhí)行完）也可響應(yīng)。 中斷處理程序是定位裝配的（中斷向量表），可用INT n指令調(diào)用，在使用中和一般的子程序調(diào)用相同，原則上0255種類型均可使用，程序設(shè)計中使用方便。 中斷控制器中斷控制器Intel8259A Intel 8259A可編程中斷控制器件，具有對中斷源

6、進(jìn)行管理、向CPU請求中斷的能力。 一、一、 8259A的性能概述的性能概述 1、具有8級中斷優(yōu)先級控制，通過級連可以擴(kuò)展至64級優(yōu)先權(quán)控制 2、每一級中斷都可以通過初始化設(shè)置為允許或屏蔽狀態(tài) 3、8259A的工作方式，可通過編程設(shè)置 4、8259A采用NMOS制造工藝，單一+5V電源二、二、 8259A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理D7D0INTAINT中斷請求寄存器中斷請求寄存器中斷屏蔽寄存器中斷屏蔽寄存器數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總線總線緩沖器緩沖器IR0IR7讀讀/寫寫控制控制邏輯邏輯級聯(lián)級聯(lián)緩沖器緩沖器比較器比較器RDWRA0CSCAS0CSA1CAS2SP/EN優(yōu)先權(quán)判別電路優(yōu)先權(quán)判別電路

7、中斷服務(wù)寄存器中斷服務(wù)寄存器控制邏輯控制邏輯8259A內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要組成部分內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要組成部分： 1、數(shù)據(jù)總線緩沖器、數(shù)據(jù)總線緩沖器：8位雙向三態(tài)。傳送CPU與8259A之間的控制命令、狀態(tài)信息及中斷類型信息。 2、讀、讀/寫控制邏輯寫控制邏輯：控制對8259A讀/寫。 3、級連緩沖器、級連緩沖器：實現(xiàn)8259A芯片間的級連。 4、控制邏輯電路、控制邏輯電路：協(xié)調(diào)和控制芯片內(nèi)部各部件的工作。 5、中斷請求寄存器、中斷請求寄存器IRR：8位，保存8個中斷請求信號，輸入引腳有中斷請求時，相應(yīng)位置1。 6、中斷屏蔽寄存器、中斷屏蔽寄存器IMR：8位，某位置”1”時，相應(yīng)的中斷請求被屏蔽，其內(nèi)容為操作

8、命令字OCW1，由程序設(shè)置或改變。 7、中斷服務(wù)寄存器、中斷服務(wù)寄存器ISR：8位，當(dāng)CPU正在處理某個中斷請求時，ISR寄存器中的相應(yīng)位置1。 8、優(yōu)先級比較器、優(yōu)先級比較器：比較正在處理的中斷和剛進(jìn)入的中斷請求之間的優(yōu)先級，決定是否產(chǎn)中斷嵌套。三、三、 8259A的外部引腳的外部引腳 1、D7-D0：雙向，數(shù)據(jù)輸入/輸出。 2、IR7-IR0：中斷請求信號輸入，默認(rèn)優(yōu)先級為IR0IR1IR7，有多片8259A形成級連時，從片的INT接主片的IRi。 3、INT：中斷請求信號輸出，高電平有效，向CPU發(fā)中斷請求，接CPU的INTR。 4、INTA*：中斷響應(yīng)信號輸入，低電平有效，CPU發(fā)出第

9、二個INTA*時，8259A將中斷類型碼送出。 5、RD*：讀控制信號輸入，低電平有效，實現(xiàn)對8259A內(nèi)部寄存器內(nèi)容的讀操作。 6、WR* ：寫控制信號輸入，低電平有效，實現(xiàn)對8259A內(nèi)部寄存器的寫操作。 7、CS* ：片選信號輸入，低電平有效，由系統(tǒng)地址總線譯碼后形成，決定8259A的端口地址。 8、 A0：8259A內(nèi)部寄存器的端口地址選擇信號輸入。 A00ICW1、OCW2、OCW3 A01 ICW2ICW4、OCW1 9、 CAS2-CAS0：級連信號，主片為輸出；從片為輸入，與SP*/EN*信號配合，實現(xiàn)芯片的級連。 10、 SP*/EN* ：級連管理信號輸入，非緩沖方式，主片S

10、P*=1 ，從片SP*=0；緩沖方式用作8259外部數(shù)據(jù)總線緩沖器的啟動信號。 11、 +5V、GND：電源和接地引腳四、四、 8259A的工作過程的工作過程 1、中斷請求輸入（IR7-IR0），使中斷請求寄存器的IRR的相應(yīng)位置位。 2、若CPU允許中斷，當(dāng)前指令執(zhí)行完后，響應(yīng)中斷，發(fā)應(yīng)答信號INTA*。 3、第一個INTA*使IRR的鎖存功能失效，不鎖存IR7-IR0上的中斷請求。 4、使在服務(wù)寄存器ISR的相應(yīng)位置1，為中斷優(yōu)先級比較器的工作做準(zhǔn)備。 5、使中斷請求寄存器的相應(yīng)位復(fù)位，清除中斷請求。 6、第二個INTA*到達(dá)時，將中斷類型寄存器ICW2中的內(nèi)容送數(shù)據(jù)總線。 7、若ICW4

11、中的中斷自動自動結(jié)束位為1，第二個INTA*結(jié)束時，將ISR寄存器的相應(yīng)位清零。否則，執(zhí)行完中斷服務(wù)程序，通過輸出操作命令EOI，使該位復(fù)位。五、五、 8259A的工作方式的工作方式 1、優(yōu)先權(quán)的管理方式、優(yōu)先權(quán)的管理方式 (1)、全嵌套方式、全嵌套方式 8級中斷優(yōu)先權(quán)固定不變，IR0的中斷優(yōu)先級最高，IR7的中斷優(yōu)先級最低。 CPU響應(yīng)中斷后，使中斷服務(wù)寄存器ISR相應(yīng)位置1，能屏蔽同級或低級的中斷請求，可為高級中斷源服務(wù)，實現(xiàn)中斷嵌套。 (2)、特殊全嵌套方式、特殊全嵌套方式 可響應(yīng)同級中斷，形成對同級中斷的嵌套。 用在級連系統(tǒng)中，編程時，使主片工作在特殊全嵌套方式下。同一從片的8個優(yōu)先級

12、不同的中斷源對主片來說級別相同。這時主片能響應(yīng)本片高級中斷，也能響應(yīng)與正在處理的中斷源處于同一從片的高級中斷。對主片來講能響應(yīng)同級中斷。 (3)、優(yōu)先級自動循環(huán)方式、優(yōu)先級自動循環(huán)方式 多個中斷源優(yōu)先級相同時，設(shè)置OCW2為循循環(huán)環(huán)優(yōu)先級方式方式。默認(rèn)IR0IR7。一個中斷請求被響應(yīng)后，其優(yōu)先級自動降為最低。設(shè)IR4請求中斷，CPU響應(yīng)后，優(yōu)先級順序自動變?yōu)镮R5、IR6、IR7、IR0、IR1、IR2、IR3、IR4。 (4)、優(yōu)先級特殊循環(huán)方式、優(yōu)先級特殊循環(huán)方式 用OCW2設(shè)置最低優(yōu)先級中斷源，如設(shè)R4最低，則優(yōu)先級順序為IR5、IR6、IR7、IR0、IR1、IR2、IR3、IR4。2

13、、中斷源的屏蔽方式、中斷源的屏蔽方式 (1)、普通屏蔽方式：、普通屏蔽方式： 中斷請求輸入受屏蔽寄存器的控制，相應(yīng)位置“1”，屏蔽該級中斷請求。通過設(shè)置IMR（操作命令字OCW1）屏蔽或開放中斷。 (2)、特殊屏蔽方式：、特殊屏蔽方式： 設(shè)置OCW1使屏蔽寄存器中的某一位置1，屏蔽本級中斷，同時使中斷服務(wù)寄存器ISR中的相應(yīng)位復(fù)位，屏蔽本級中斷，開放低級中斷。3、結(jié)束中斷處理的方式、結(jié)束中斷處理的方式 (1)、中斷自動結(jié)束方式、中斷自動結(jié)束方式 用于單片8259A場合。這種方式下，系統(tǒng)響應(yīng)中斷，CPU發(fā)第二個INTA*脈沖時，清除中斷服務(wù)寄存器ISR中相應(yīng)位。雖然系統(tǒng)正在進(jìn)行中斷處理，但對82

14、59A來講就象中斷處理已經(jīng)結(jié)束。這樣，可響應(yīng)任何級別的中斷請求。 (2)、一般的中斷結(jié)束方式（、一般的中斷結(jié)束方式（EOI） 用于全嵌套情況下，在程序中向8259A偶端口地址輸出一個操作命令，使OCW2 中的R，SL，EOI=0，0，1；ISR中優(yōu)先級最高的位復(fù)位，接束中斷。 (3)、特殊的中斷結(jié)束方式、特殊的中斷結(jié)束方式 特殊全嵌套模式下，在程序中向8259A偶端口地址輸出一個操作命令，使OCW2 中的R，SL，EOI=0，1，1，用L3L2L1指出ISR中要復(fù)位的位；ISRL3L2L1復(fù)位，接束當(dāng)前中斷。4、系統(tǒng)總線的連接方式、系統(tǒng)總線的連接方式 (1)、緩沖方式、緩沖方式 多片8259A

15、級連系統(tǒng)中，8259A通過總線驅(qū)動器接系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線，SP*/EN*端接總線驅(qū)動器允許端。輸出狀態(tài)字或中斷類型碼的同時使SP*/EN*=0實現(xiàn)對總線的驅(qū)動。 (2)、非緩沖方式、非緩沖方式 單片或多片8259A級聯(lián)時，D7-D0直接接系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線。這時SP*/EN*為輸入，單片時， SP*/EN*=1；多片時，主片SP*/EN*=1 ，從片SP*/EN*=05、引入中斷請求的方式、引入中斷請求的方式 (1)、邊沿觸發(fā)方式、邊沿觸發(fā)方式 通過初始化命令字ICW1設(shè)置，在輸入端出現(xiàn)的上升沿作為中斷請求信號。 (2)、電平觸發(fā)方式、電平觸發(fā)方式 通過初始化命令字ICW1設(shè)置， 中斷請求輸入端出現(xiàn)的高電平作為中斷請求信號，這種方式下，中斷響應(yīng)后必須馬上撤除，以免引起第二次中斷。(3)、中斷查詢方式中斷查詢方式（a）查詢工作過程系統(tǒng)先關(guān)中斷，用OUT指令將操作命令字OCW3中的P位置1，發(fā)送到8259A的偶地址端口，如果有中斷請求，ISRi=1。接著用IN指令從偶地址端口讀取8259A的查詢字。CPU從ISR中讀取優(yōu)先級，判斷執(zhí)行哪個服務(wù)程序。（b）查詢字格式 D7 。 。 。 D3 D2 D1 D0 I X X X X W2 W1 W0注：I=1有中斷請求；W2W1W0為最高優(yōu)先級中斷號。 （c）讀8259A