第6

章輸入輸出和中斷技術6.1輸入輸出接口

6.2簡單接口電路

6.3輸入輸出的控制方式

6.4中斷技術

6.5

可編程中斷控制器8259A思考題、作業(yè)題

輸入輸出(I/O)設備是計算機系統(tǒng)的重要組成部分，程序、原始數(shù)據(jù)都要通過輸入設備輸入到計算機，計算結果和控制信號需要輸出到各種輸出設備。由于I/O設備的多樣性，CPU并不與I/O設備直接進行信息交換，而是通過I/O接口進行。I/O接口是CPU和I/O設備之間信息交換的橋梁。1.接口的基本概念接口的功能與結構接口傳遞的信息接口的種類2.輸入輸出的尋址方式I/O端口的編址輸入輸出指令6.1輸入輸出接口

返回

設置I/O接口的必要性——I/O設備的多樣性使CPU與I/O設備交換信息比CPU與存儲器交換信息更為復雜，表現(xiàn)在：1）I/O設備工作速度不同；如：打印機比顯示器慢；2）I/O設備的數(shù)據(jù)字長多樣；如：8位、16位等；3）I/O設備處理的信號不同(模擬或數(shù)字信號、并行或串行)；如：按鈕輸入開關信號、麥克風輸入模擬信號；4）I/O設備所需的控制信號不同。

I/O設備的多樣性返回微機系統(tǒng)各種接口返回◆接口內應有供CPU直接存取數(shù)據(jù)的單元---端口；◆接口內應有地址譯碼和讀寫控制電路；◆接口可傳送除基本信息（數(shù)據(jù)信息）外的各種信息。◆接口在它連接的CPU與I/O設備之間起信號轉換作用。接口的功能與結構返回CPU外設信息信號DBABCB端口譯碼讀寫信號轉換電路

接口傳遞的基本信息是數(shù)據(jù)信息，除此之外，還傳遞狀態(tài)信息和控制信息。不同的信息用不同的端口區(qū)分。

數(shù)據(jù)信息：CPU與I/O設備間傳遞的基本信息。

狀態(tài)信息：反映I/O設備當前工作狀態(tài)的信息，如輸出設備是否空閑，輸入設備是否數(shù)據(jù)準備好等。

控制信息：CPU通過接口傳遞給I/O設備的信息，用以控制I/O設備的工作，如啟動、停止等。接口傳遞的信息返回CPU外設數(shù)據(jù)信息狀態(tài)信息控制信息DBABCB數(shù)據(jù)口狀態(tài)口控制口按通用性分：專用接口——為某種用途或為某類外設而專門設計的接口電路。通用接口——可供幾類外設使用的標準接口，大多為可編程的大規(guī)模集成電路。

按數(shù)據(jù)傳送方式分：并行接口——多位數(shù)據(jù)同時在多條數(shù)據(jù)線上傳送。如打印機接口；串行接口——一條傳送線按順序傳送所有的二進制信息。如USB接口。接口的種類返回

因CPU要訪問I/O接口，必須對I/O端口進行編址，即給每個I/O端口不同的地址以區(qū)分它們。I/O端口編址的方式有兩種：1、I/O端口和存儲器統(tǒng)一編址

外設端口地址和存儲器單元地址，共占存儲器的訪問空間，即一個外設端口占用一個存儲單元地址。存儲器數(shù)據(jù)傳送指令可直接訪問I/O端口。

2、I/O端口獨立編址I/O端口和存儲器分別建立兩個相互獨立的地址空間。需有專門的I/O訪問指令。I/O端口的編址返回

1、I/O端口和存儲器統(tǒng)一編址

把一個外設端口當作存儲器的一個單元來看待,每個外設端口占有存儲器的一個地址。從外設輸入一個數(shù)據(jù),看作存儲器一次讀操作；向外設輸出一個數(shù)據(jù),看作存儲器一次寫操作；

優(yōu)點：內存和外設的地址由一個譯碼器解決,不需專門的I/O指令,全部存儲器指令都可用,指令多,使用方便(輸入/輸出不只局限于累加器)；

缺點：占用內存空間,尋址的地址字節(jié)增加,增加了指令的執(zhí)行時間。

I/O端口的編址返回

2、I/O端口獨立編址

目前的IBM-PC系列計算機,存儲器和端口尋址是分開的。

直接尋址,可尋址0～255個端口

間接尋址,可尋址64K個端口

注意:是以端口作為地址單元,因一個外設可能有一個或一個以上的端口。I/O端口的編址返回

I/O端口按字節(jié)組織。

1、輸入指令

直接尋址

INAL,PORT ；(AL)←(PORT) IN AX,PORT ；(AL)←(PORT) ；(AH)←(PORT+1)

注：直接尋址中I/O端口地址只能用8位表示，16位I/O端口地址用間接尋址方式。間接尋址

IN AL,DX ；(AL)←(DX) IN AX,DX ；(AL)←(DX) ；(AH)←(DX+1)輸入輸出指令下頁2、輸出指令

直接尋址

OUT PORT,AL ；(PORT)←(AL) OUT PORT,AX ；(PORT)←(AL) ；(PORT+1)←(AH)

注：直接尋址中I/O端口地址只能用8位表示，16位I/O端口地址用間接尋址方式。間接尋址

OUT DX, AL；(DX)←(AL) OUT DX, AX ；(DX)←(AL) ；(DX+1)←(AH)輸入輸出指令返回

1.簡單輸入接口

例：用三態(tài)緩沖器74LS244作輸入接口。編程實現(xiàn)當所有開關閉合時轉向NEXT1，否則轉向NEXT25.2簡單接口電路

下頁（輸入端口）地址分析：(A14∨A13∨A12∨A11∨A10)=0,A14~A10=0(A15∧A9∧A8∧A7∧A6∧A5∧A4∧A3∧A2)=0A9~

A2=1,A15=1A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0

10000011111111XX地址：83FCH~83FFHMOVDX，83FCHINAL，DX；8bit,地址>255ANDAL，0FFH;全部閉合ZF=1JZNEXT1JMPNEXT2三態(tài)緩沖器74LS244返回20VCC191817161514131211

123456789GND10

2.簡單輸出接口

例：用鎖存器74LS273作為輸出接口。希望Q2和Q6端子上的發(fā)光二極管發(fā)光，其余的不發(fā)光。程序段如下：5.2簡單接口電路

返回（輸出端口）地址分析：(A7∧A146∧A5∧A4∧A3∧A2∧A1∧A0)=0A7~A0=1(A15∧A14∧A13∧A12∧A11∧A10∧A9∧A8)=0A15~

A8=1A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A01111111111111111地址：FFFFHMOVDX,0FFFFHMOVAL,01000001BOUTDX,AL鎖存器74LS273返回SQ0D0D1Q1Q2D2D3Q3GNDVCCQ7D7D6Q6Q5D5D4Q4CP20

1011SCPDiQi011X↑↑X10010

I/O接口是CPU和I/O設備之間信息交換的橋梁。端口是接口內供CPU直接存取數(shù)據(jù)的單元，端口是I/O接口內必不可少的組成部分。不同的I/O設備、不同的工作環(huán)境，CPU與I/O接口交換數(shù)據(jù)可采取不同的方式，CPU對外設的控制方式也不同，電路結構、軟件編程也不同。（1）無條件傳送方式（2）查詢方式（3）中斷方式（4）DMA方式

重點：四種方式的實現(xiàn)技術細節(jié)。難點：為什么有這四種輸入輸出方式?5.3輸入輸出的數(shù)據(jù)傳送方式

返回CPU直接對外設進行數(shù)據(jù)轉送。沒有狀態(tài)信息和控制信息的交換；認為外設總是處于數(shù)據(jù)準備好的狀態(tài)。是最簡單的輸入輸出數(shù)據(jù)傳送方式。

操作：CPU直接執(zhí)行IN/OUT指令從輸入設備讀取數(shù)據(jù)或送出數(shù)據(jù)到輸出設備。要求：輸入操作時，指定的輸入端口已準備好數(shù)據(jù)；輸出時，指定的輸出端口已空。適用：開關、發(fā)光二極管、數(shù)碼管、繼電器等設備。

例無條件傳送方式返回如圖示，外設為8個發(fā)光二極管，與其相連的輸出端口地址80H，欲使發(fā)光二極管全亮，執(zhí)行指令：

MOVAL,0 OUT 80H,AL無條件傳送方式－例（輸出）返回CPU輸出接口（80H）DBABCBOO+5V…………輸出設備

CPU在傳送數(shù)據(jù)前先查詢外設的狀態(tài)，確知外設準備好時才傳送數(shù)據(jù)；若未準備好，則CPU等待(即繼續(xù)查詢外設的狀態(tài)，直至外設準備好)。

接口至少需要兩個端口：數(shù)據(jù)端口和狀態(tài)端口。查詢方式返回

例CPUI/O設備譯碼數(shù)據(jù)端口狀態(tài)端口DBABCB查詢方式－例子(查詢式輸入)返回標志Ready=1?讀狀態(tài)讀數(shù)據(jù)YN

mov

dx,d_port;準備好，輸入數(shù)據(jù)

inal,dx;輸入數(shù)據(jù),同時清狀態(tài)信息s_port

equ180h;狀態(tài)口地址d_port

equ182h;輸入數(shù)據(jù)口地址Wait:mov

dx,s_port;dx狀態(tài)口地址

inal,dx;輸入狀態(tài)信息

testal,80h;Ready=1?

jzWait;未準備好，循環(huán)等待查詢方式－例子(查詢式輸入)返回

中斷數(shù)據(jù)傳送方式---不是由CPU（象查詢方式那樣被動地）通過執(zhí)行程序(主程序)來檢查外設是否處在準備好的狀態(tài)，而是當外設準備就緒，由外設向CPU提出數(shù)據(jù)傳送的請求(中斷請求)，CPU在接到請求后暫時中斷運行原來的程序(主程序)

，轉去執(zhí)行一個和外設進行數(shù)據(jù)傳送（如：輸入、或輸出一個數(shù)據(jù)）的程序(中斷服務程序)，待數(shù)據(jù)傳送結束后CPU又返回原來中斷的程序(主程序)，繼續(xù)運行。中斷方式接下頁中斷請求中斷服務程序主程序中斷方式返回

1、中斷數(shù)據(jù)傳送方式的I/O接口電路：

◆外設準備好時，能夠向CPU發(fā)出請求信號(中斷信號)；

◆I/O接口電路常規(guī)功能部件（端口、地址譯碼、讀寫控制等）。

2、中斷數(shù)據(jù)傳送方式的軟件：

◆主程序、中斷服務程序；◆主程序轉入中斷服務程序、中斷服務程序返回主程序的機制；

3、中斷方式數(shù)據(jù)傳送由一套中斷系統(tǒng)來完成。

在大量數(shù)據(jù)傳送的條件下，無條件傳送、查詢、中斷三種數(shù)據(jù)傳送方式的共同點：外設輸入/輸出大量數(shù)據(jù)，由于大量數(shù)據(jù)一定是在內存中（不可能在CPU內部，CPU內部寄存器有限），大量數(shù)據(jù)傳送的每一個數(shù)據(jù)必經過CPU內部寄存器，這樣效率不夠高；如果在內存與外設（接口）之間建立直接數(shù)據(jù)傳輸通道，可顯著提高效率，這就是DMA。DMA方式

DMA數(shù)據(jù)傳送方式由來下頁

——由輔助硬件電路（DMA控制器）完成數(shù)據(jù)傳送。

工作過程：DMA控制器向CPU發(fā)出總線請求，CPU發(fā)回響應信號，并同時讓出總線管理權給DMA控制器。在DMA控制器控制下，數(shù)據(jù)在I/O接口與存儲器之間直接傳送。傳送完畢，DMA控制器向CPU發(fā)送結束信號，則CPU收回總線管理權。DMA方式既應用在內存與外設間，亦應用在外設與外設之間的直接快速數(shù)據(jù)傳送。DMA方式下頁DMA方式返回DMA過程：CPU存儲器DMA控制器外設HOLDDRQHLDADACKSYSTEMBUSMEMRMEMRMEMRMEMRMEMRMEMRMEMRMEMR外設DMA控制器CPU0初始化設置DMA目標地址、計數(shù)1發(fā)出請求DRQ2請求系統(tǒng)總線HOLD3釋放系統(tǒng)總線發(fā)HLDA4向MEM發(fā)地址和控制，監(jiān)視HOLD

送數(shù)據(jù)到總線向外設發(fā)DACK和AENIORIOWAENIORIOWAENMEMR5釋放系統(tǒng)總線HOLD失效重新獲得系統(tǒng)總線控制MEMRMEMR控者

最簡單的傳送方式是不管外設是否準備好，CPU直接對外設進行數(shù)據(jù)轉送。無條件傳送的問題是：若外設未準備好，數(shù)據(jù)傳送失效。于是產生了查詢傳送方式。

查詢方式中CPU要不斷地查詢外設，當外設沒有準備好時，CPU要等待（循環(huán)讀狀態(tài)），浪費了CPU的時間；而且許多外設速度比較低，在輸入輸出時，CPU可以執(zhí)行大量的時間，為了提高CPU的效率，于是產生了中斷傳送方式。5.3輸入輸出的控制方式

－－－為什么有這四種輸入/輸出方式?接下頁采用中斷方式就大大提高了CPU的效率，且CPU可與多個外設同時工作，從而實現(xiàn)了多任務。事實上PC機上的鍵盤輸入、打印任務的管理等都是采用中斷方式進行輸入輸出的。利用中斷進行傳送，可大大節(jié)約CPU時間，但中斷傳送仍然由CPU通過程序來傳送，每次要保護斷點，現(xiàn)場信息，都需要花多條指令的時間。對于高速的I/O設備，比如磁盤與內存之間交換數(shù)據(jù)，就顯得速度太慢了。因此希望用硬件在外設與內存之間直接進行數(shù)據(jù)交換，而不通過CPU，這就是DMA方式，這個硬件就是DMAC（DMA控制器）。5.3輸入輸出的控制方式

返回

中斷系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分。5.4.1中斷的基本概念（1）中斷基本概念（2）中斷處理過程（3）中斷優(yōu)先權管理5.4.28086的中斷系統(tǒng)（1）中斷指令（2）8086/8088的中斷源

（3）8086中斷向量表（4）8086中斷處理過程5.4中斷技術

返回

1）中斷——由于外設的請求或某事件的發(fā)生使CPU暫停執(zhí)行現(xiàn)行程序，轉去執(zhí)行處理相應請求或事件的中斷服務程序，處理完畢再返回運行原程序，這樣的過程為中斷。

中斷的出現(xiàn)是為了解決高速CPU與慢速外設之間的矛盾而引出的一個概念。

2）中斷源——能夠引起中斷的事件。中斷源：◆一般的I/O設備。如鍵盤、打印機等；◆數(shù)據(jù)通道中斷源。如磁盤、磁帶機等；◆實時時鐘

；◆故障引起的中斷

。如電源掉電；◆中斷指令或軟件故障。如系統(tǒng)功能調用、除數(shù)為0等。中斷基本概念下頁

3）中斷系統(tǒng)

——為實現(xiàn)中斷功能而設置的

各種軟件和硬件。應具備：◆中斷源的識別、響應及返回——完成一次中斷過程；◆中斷優(yōu)先權排隊——給中斷源按輕重緩急排隊；◆中斷嵌套——

優(yōu)先權高的中斷源能中斷優(yōu)先權低的中斷處理。中斷基本概念返回中斷請求→中斷排隊

→中斷響應→中斷服務→中斷返回

（1）中斷請求——中斷源向CPU發(fā)出的請求中斷服務的信號。必須滿足條件：

●中斷源已準備好；

●系統(tǒng)允許該中斷源發(fā)出中斷信號。

系統(tǒng)中可設置硬件電路加以控制，如8259A的中斷屏蔽寄存器中斷請求信號是隨機發(fā)生的，因此，CPU一般隔一定時間檢測一次中斷請求信號確定是否有中斷請求。中斷處理過程下頁（2）中斷排隊——系統(tǒng)中有多個中斷源，當兩個以上中斷源同時向CPU發(fā)出中斷請求信號，則CPU必須先響應重要的、緊急的中斷，即優(yōu)先權高的中斷源。這就是中斷排隊(中斷判優(yōu))。（3）中斷響應是指CPU在接到中斷請求信號后，確定可以響應時自動完成的操作，包括：關中斷；保護斷點；形成中斷入口地址，轉入中斷服務程序。中斷處理過程下頁（4）中斷服務——CPU執(zhí)行中斷服務程序。

①保護現(xiàn)場；②開中斷——為實現(xiàn)中斷嵌套，必須設置開中斷。③中斷處理——這是中斷服務程序的核心；④關中斷——為保證下一步恢復現(xiàn)場的操作不被打斷；⑤恢復現(xiàn)場；⑥開中斷⑦中斷返回。

中斷處理過程下頁

（5）中斷返回——中斷服務結束時，應將在中斷響應時保護的斷點恢復，回到被中斷的主程序，即中斷返回。中斷處理過程返回

將中斷源按輕重緩急排隊，確定各中斷優(yōu)先權次序。優(yōu)先權管理是指判別和確定各中斷源的中斷優(yōu)先權次序。

中斷優(yōu)先權判別方法有兩種：

軟件判優(yōu)

硬件判優(yōu)中斷優(yōu)先權管理返回

用軟件查詢哪個中斷源有中斷請求，先查詢到的先響應。即：查詢次序確定各中斷優(yōu)先權次序，先查詢的優(yōu)先權最高。用軟件查詢確定中斷優(yōu)先權，必須先將各中斷源的中斷請求狀態(tài)儲存，如一個8位中斷請求觸發(fā)器存放了8個中斷源的中斷請求信號。軟件排隊確定中斷優(yōu)先權，方法簡單，硬件電路省，但中斷源多時，查詢速度慢，影響中斷響應速度軟件判優(yōu)返回軟件判優(yōu)返回外設A外設B外設C外設D外設E外設F外設G外設H保護現(xiàn)場A申請服務？外設A中斷服務程序B申請服務？外設B中斷服務程序C申請服務？外設B中斷服務程序恢復現(xiàn)場返回YNYNYN…IN AL,80HTESTAL,01HJNZASEVTESTAL,02HJNZBSEVTESTAL,04HJNZCSEV…TESTAL,80HJNZHSEV

用硬件電路實現(xiàn)中斷源排隊。作用：（1）能夠送出當前有中斷請求的中斷源中優(yōu)先權最高的中斷請求。（2）當一個中斷源的中斷請求被CPU響應后，比它低優(yōu)先權的中斷源被屏蔽。常用的硬件排隊電路：

并行判優(yōu)網(wǎng)絡

鏈式判優(yōu)電路硬件判優(yōu)返回并行判優(yōu)網(wǎng)絡返回外設1請求中斷IR0中斷優(yōu)先級控制2IRiU1控制邏輯 U2,比較邏輯，把最高優(yōu)先級的IR的序號輸出到中斷矢量寄存器3CPU響應INTR進入中斷過程，在特定時序中，輸出中斷矢量寄存器的值，CPU根據(jù)該值獲得中斷服務程序入口地址，并進入相應的服務程序。記錄CPU正在響應的中斷允許或禁止某個中斷外設IR中斷矢量入口地址鏈式判優(yōu)電路返回鏈式判優(yōu)電路：EI=H，允許輸出中斷請求INT

當INT輸出有效時，EO=L

否則EO=HEI=L，不允許輸出中斷請求INT

且EO=LEIEOINT0#申請中斷時，1#，2#均不能申請中斷。3#申請中斷時，除非1#，2#均沒有申請中斷。特點：優(yōu)先級由中斷源的物理位置確定

1.INT指令

格式：INTn

；n＝0～255，為中斷類型碼，用8位二進制表示。指令的操作：(SP)←(SP)－2，((SP＋1)，(SP))←(FR)；保護標志寄存器

(IF)←0，(TF)←0；關中斷，關單步中斷標志(SP)←(SP)－2，((SP＋1)，(SP))←(CS)；保護斷點

(SP)←(SP)－2，((SP＋1)，(SP))←(IP)(IP)←(n×4)；由中斷類型碼n形成中斷入口地址(CS)←(n×4＋2)中斷指令下頁

2.INTO溢出中斷指令

格式：INTO

；n＝4用于帶符號數(shù)加、減運算后，;若由溢出，則進入n=4的中斷。

3.IRET中斷返回指令

格式：IRET

指令的操作：(IP)←((SP＋1)，(SP))，(SP)←(SP)＋2；恢復斷點(CS)←((SP＋1)，(SP))，(SP)←(SP)＋2(FR)←((SP＋1)，(SP))，(SP)←(SP)；恢復標志寄存器中斷指令返回一、內部中斷——滿足某種特殊條件引起的中斷或軟件中斷。

1.除法錯誤中斷

2.單步中斷

3.斷點中斷

4.溢出中斷

5.軟件中斷二、外部中斷——外部的硬件產生，送至CPU的NMI和INTR引腳上引起中斷，具有隨機性。

1.非屏蔽中斷

2.可屏蔽中斷

8086規(guī)定這些中斷優(yōu)先權為：內部中斷、NMI、INTR、單步執(zhí)行（T）。8086/8088的中斷源返回

中斷類型碼

n＝0執(zhí)行除法指令時，若發(fā)現(xiàn)除數(shù)為0或商超過了寄存器所能表示的范圍，就立即產生了一個類型為0的內部中斷，CPU轉入除法錯誤中斷處理程序。

除法錯誤中斷是由內部電路自動生成的。除法錯誤中斷返回

中斷類型碼n＝1

由CPU對狀態(tài)標志寄存器中的陷阱標志TF的測試而產生的中斷。當TF＝1，每執(zhí)行一條指令，轉入單步中斷服務程序。這是8086提供給用戶使用的一種調試程序手段。

單步中斷用于調試較小程序。單步中斷返回

INT3——3型中斷為了加快程序的調試速度，在調試程序時，通常把程序按功能分成幾段，然后每段設置一個斷點。當CPU執(zhí)行到斷點時便會產生中斷，在斷點中斷服務程序中，可顯示有關的寄存器、存儲單元等內容，以便程序員分析到斷點為止程序運行是否正確。8086／8088指令系統(tǒng)中有一條專用于設置斷點的指令INT3，用戶只需把INT3指令插入程序段的最后即可。

斷點中斷返回

中斷類型碼n＝4

由程序員在程序恰當?shù)奈恢迷O置INTO指令而實現(xiàn)。由于CPU本身不能判別當前處理的數(shù)據(jù)是否帶符號，因此，它提供了INTO指令給用戶。在帶符號運算后安排一條INTO指令，當運算后OF＝1，則進入溢出中斷服務程序進行處理。溢出中斷返回

中斷類型碼n由用戶定義。

用戶可自行設計一些中斷服務程序，用INTn運行，這與段件調用子程序相似。如系統(tǒng)功能調用INT21H軟件中斷返回中斷類型碼n＝2

非屏蔽中斷請求由NMI引腳送入。所謂非屏蔽，指該中斷請求不受中斷允許標志IF狀態(tài)的影響，在當前指令執(zhí)行完后，CPU就響應。

非屏蔽中斷用于較重要、緊急的中斷請求。非屏蔽中斷返回

中斷類型碼n由申請中斷的中斷源提供。

可屏蔽中斷請求由INTR引腳送入。所謂可屏蔽，指該中斷請求須由中斷允許標志IF的狀態(tài)決定其是否被CPU響應。IF的設置可由指令實現(xiàn)。

STI ；IF＝1，允許中斷

CLI ；IF＝0，禁止中斷當IF＝1，INTR有效時，CPU將送出中斷響應信號INTA。中斷源接到該信號，將其中斷類型碼送給CPU。可屏蔽中斷返回

在第一個中斷響應周期，CPU輸出中斷響應信號INTA，CPU使AD15-AD0浮空，在第二個中斷響應周期，被響應的外設（或接口芯片）應向數(shù)據(jù)總線輸送一個字節(jié)的中斷向量號，CPU讀入中斷向量號后，就可以在中斷向量表上找到該設備服務程序的入口地址，轉入中斷服務?？善帘沃袛喾祷?/p>

1、中斷向量表中斷向量即中斷服務程序的入口地址，用32位邏輯地址表示。中斷向量表是一個存儲區(qū)，該存儲區(qū)存放所有中斷向量。表內容：所有中斷服務程序的入口地址，即256個中斷向量。表長度：一個中斷向量4個字節(jié)，256個中斷向量共256×4＝1024字節(jié)，即占用1K存儲空間。表位置：在0段內偏移地址為0000～03FFH的范圍內，即實際地址為00000～003FFH。

存放次序：按中斷類型碼從小到大依次存放。每個中斷向量占用的4個單元中，小地址的存放偏移地址，大地址的存放段地址。8086中斷向量表下頁

2、中斷向量表示意圖

全部中斷服務程序首地址，排列成表，存放在內存00000H~003FH處，這塊內存區(qū)域叫中斷向（矢）量表。

Adr=n×4

n－類型號

Adr－中斷向量入口地址

Adr處存放的內容是中斷服務程序起始點CS：IP的值。8086中斷向量表下頁

3、例

某一中斷源的中斷類型碼為45H，則該中斷源的中斷向量在中斷向量表的位置是：45H×4＝00114H

若中斷向量表部分單元內容如圖示，則該中斷源的中斷向量為：3400H:1020H。

即該中斷服務程序的入口地址為35020H。8086中斷向量表下頁地址存儲單元內容00118H00H00117H34H00116H00H00115H10H00114H20H

4、中斷向量表的設置將中斷源的中斷向量存入中斷向量表對應的位置。方法一：用系統(tǒng)功能調用設置。

實現(xiàn)：（1）功能號：25H （2）調用參數(shù)：DS←中斷向量的段基址 DX←中斷向量的偏移地址 AL←中斷類型碼N

例

方法二、用傳送指令設置

例8086中斷向量表返回

方法一：用系統(tǒng)功能調用設置。例：某中斷源的中斷類型碼為70H，其中斷服務程序入口地址為IRQ0。該中斷源的中斷向量表設置程序：

PUSH DS MOV AX, SEGIRQ0 MOV DS, AX ；段基址送入DS MOV DX, OFFSETIRQ0 ；偏移地址送入DX MOV AX, 2570H ；類型碼送AL，功能號送AHINT 21H ；系統(tǒng)功能調用 POP DS8086中斷向量表返回方法二、用傳送指令設置例：某中斷源的中斷類型碼為72H（72H×4＝018CH），其中斷服務程序入口地址為IRQ2。該中斷源的中斷向量表設置程序：

CLI PUSH DS MOV AX, 0 MOV DS, AX ；中斷向量表段基址為0 MOV[01C8H], OFFSETIRQ0 ；存入偏移地址MOV[01CAH], SEGIRQ0 ；存入段基址POP DS8086中斷向量表返回

1、中斷響應條件

當前指令執(zhí)行結束，CPU檢測各中斷，決定是否中斷響應。當下列之一發(fā)生，CPU將響應中斷。內部中斷發(fā)生；NMI中斷發(fā)生；INTR中斷發(fā)生，且IF＝1。特殊地：

①當CPU執(zhí)行封鎖指令（LOCK）時，要待后面的指令執(zhí)行完后才響應中斷。②設置段寄存器內容的指令和下條指令之間不允許中斷。③等待指令和重復串操作指令執(zhí)行過程中，可響應中斷，但必須在一個基本操作完成后。8086中斷處理過程下頁

2、中斷處理順序（1）中斷源的識別：內部中斷

→

非屏蔽中斷

→

可屏蔽中斷

→

單步中斷（2）可屏蔽中斷INTR必須在IF＝1在條件下才響應。（3）中斷類型碼的獲?。?/p>

內部中斷——指令中斷由指令本身提供，其余固定。非屏蔽中斷——固定為2。

可屏蔽中斷——從數(shù)據(jù)總線讀取中斷源提供的類型碼。

（4）中斷響應：標志寄存器入棧

TF→

暫存器TEMP，TF=0，IF=0 CS、IP入棧

由中斷類型碼N獲取中斷向量8086中斷響應過程下頁2、中斷處理順序返回YYYN計算向量表地址保護FLAGSCS，IP入棧IF=TF=0TEMP←TF高字→CS低字→IP轉入中斷服務程序NMI?YIRET指令的操作NYIF=1？?中斷響應讀回類型碼TF=1?返回被中斷的程序類型碼=1TEMP=1?執(zhí)行中斷服務程序恢復CS和IP恢復FLAGSYN取指令執(zhí)行指令執(zhí)行完否？類型碼=0～255類型碼=2內部中斷？NMI?INTR?Y圖5-20中斷響應和中斷處理流程

3、中斷響應過程1）執(zhí)行兩個中斷響應總線周期，

CPU接收8位中斷類型碼；

2）執(zhí)行一個總線寫周期，F(xiàn)R→推入堆棧；

3）把IF和TF置0；

4）執(zhí)行一個總線寫周期，把CS的內容推入堆棧。

5）執(zhí)行一個總線寫周期，把IP的內容推入堆棧。

6）執(zhí)行一個總線讀周期，從中斷向量表讀入IP

7）執(zhí)行一個總線讀周期，從中斷向量表讀入CS。

對非屏蔽中斷或內部中斷，則由第2步開始執(zhí)行。8086中斷響應過程返回8086從中斷向量表讀入IP、CS返回對程序員透明，在硬件完成后主要是正確地寫出程序n=721272H×4=0111001000B=1C8HJ1J28086中也叫類型碼(n)8088中向（矢）量表

8259A是微機系統(tǒng)中管理多中斷源的專用芯片。

（1）8259A的功能（2）8259A的內部結構（3）8259A的引腳（4）8259A的工作過程（5）8259A的工作方式（6）8259A的命令字（7）8259A的編程（8）8259的級聯(lián)5.5可編程中斷控制器8259A

返回主要功能：

1）每片8259A能管理8級中斷，也可多片芯片級聯(lián)構成 主從式中斷管理系統(tǒng)，最多可擴展至64級中斷。 2）每級中斷都可以被屏蔽或允許。 3）可提供中斷源的中斷類型碼給CPU。4）允許中斷嵌套，提供多種優(yōu)先權排隊方式。5）提供多種不同的工作方式供用戶編程選擇。6）提供中斷查詢方式。8259A的功能返回8259A的內部結構返回RD(IOR)當前服務寄存器ISR優(yōu)先級比較器PR中斷屛蔽寄存器IMR操作命令OCW初始化寄存器組ICW1~ICW4讀/寫控制電路級連控制中斷請求寄存器IRRINTINTACSA0RDWRCAS0CAS1CAS2SP/ENIR0IR7…..外設CPU數(shù)據(jù)緩沖器INTRINTA譯碼電路WR(IOW)8088的A08086的A1D0~D78位鎖存器，存放8個中斷源的中斷請求信號。有中斷請求時，對應的位置1。 此寄存器可讀。8位寄存器，用于記錄正在處理的中斷請求。有中斷請求且CPU響應時，對應的位置1，表示CPU正在執(zhí)行該中斷服務。該寄存器可讀。優(yōu)先權級別可以由編程定義或修改。1）多個中斷同時申請中斷時，判定優(yōu)先權最高的先響應。2）中斷服務中有中斷請求，判別是否比正在處理的中斷優(yōu)先權高。是，中斷嵌套；否，不響應新的中斷請求。8位鎖存器，存放對8個中斷請求的屏蔽信息。當某位為1時，表示相應位的中斷請求被屏蔽（該中斷請求不能送出）。該寄存器可讀可寫。操作命令寄存器，在初始化后運行期間使用初始化命令寄存器，在初始化期間使用寄存并比較在系統(tǒng)中使用的全部8259的級連地址INT接CPU的中斷輸入，INTA接中斷響應輸出控制邏輯雙列28引腳8259A引腳信號：

1）中斷請求引腳——IR0~IR7

2）與CPU相連的數(shù)據(jù)線——D0~D73）CPU控制線——A0、CS、RD、WR4）中斷信號——

INT、INTA

5）級聯(lián)——CAS0、CAS1、CAS2、SP/EN6）電源、地8259A的引腳返回

中斷請求信號IR0~IR7

——輸入信號，接受來自中斷源的中斷請求信號或在主－從系統(tǒng)中，接受來自8259A從片的中斷請求INT信號?？稍O置為上升沿觸發(fā)或高電平觸發(fā)。8259A的引腳返回

CPU控制線

RD、WR——輸入信號，讀/寫控制信號。

CS——8259A的片選信號。由系統(tǒng)地址總線高位譯碼確定，與A0組成8259A的端口地址。

A0——輸入信號，用以選擇8259A內部不同寄存器，A0=0，偶地址端口；A0＝1，奇地址端口8086系統(tǒng)中，若8259A的D7～D0與系統(tǒng)數(shù)據(jù)線低8位相連，因CPU通過低8位數(shù)據(jù)線與偶地址傳遞數(shù)據(jù)信息，所以A0應與系統(tǒng)地址總線的A1相連，系統(tǒng)地址總線A0應為0。8088系統(tǒng)中，A0與系統(tǒng)地址總線的A0相連。8259A的引腳返回

中斷信號線

INT——輸出信號，送出中斷請求信號。連至CPU的可屏蔽中斷輸入端INTR。INTA——輸入信號，接受來自CPU的中斷響應信號。8259A通過INT引腳將中斷請求信號送給CPU，當接到CPU發(fā)回的中斷響應信號INTA，送出中斷類型碼。8259A的引腳返回8259A的工作過程返回外設

8259

CPU1申請中斷IR0IRR，并和IMR運行程序PROC

IRn有效相“與”，有效結果PR。

PR檢出最高的IRRx，IRRx

同ISRx比較，IRRx>ISRx

輸出INT信號。

3第二個中斷響應周期： 輸出INTA。

把INTA信號作為讀信號中斷矢量n送數(shù)據(jù)線。讀數(shù)據(jù)n，F(xiàn)LAGS、CS、IP進堆棧， IF=0[4n][4n+1]IP

[4n+2][4n+3]CS

2鎖定IRR，IRRxISR和第一個中斷響應周期：中斷矢量寄存器。輸出INTA。開放數(shù)據(jù)線

4INT撤消。中斷程序PROC，運行中 斷服務程序，撤消ISR， 結束后返回PROC

支持中斷嵌套——解決中斷有效、中斷屏蔽、中斷排隊、中斷嵌套、中斷結束等問題。1.中斷請求觸發(fā)方式

2.屏蔽中斷方式

3.中斷優(yōu)先權設置方式

4.中斷結束方式

5.連接系統(tǒng)總線方式8259A的工作方式返回中斷請求觸發(fā)方式

◆電平觸發(fā)方式——IRi端出現(xiàn)高電平

◆邊沿觸發(fā)方式——IRi端出現(xiàn)由低到高的上升沿8259A的工作方式返回

中斷屏蔽方式

◆普通屏蔽方式 ——對IMR寄存器中的位置位或復位可設置對應的中斷請求被屏蔽或允許。

◆特殊屏蔽方式 ——在中斷服務中設置命令使ISR對應的位清0，并屏蔽該中斷源，從而開放了比當前低優(yōu)先權的中斷請求。一般用于較長中斷服務程序中。8259A的工作方式返回

中斷優(yōu)先權設置方式

◆普通全嵌套方式——8個中斷請求的優(yōu)先權次序為：(最高)IR0→IR7(最低)

◆特殊全嵌套方式——優(yōu)先權次序與普通全嵌套方式相同。但可實現(xiàn)同級中斷。一般用于8259A級聯(lián)方式中的主片。

——這兩種方式的優(yōu)先權次序是固定的，系統(tǒng)初始化后設置的是普通全嵌套方式。

8259A的工作方式下頁中斷優(yōu)先權設置方式◆優(yōu)先權自動循環(huán)方式——初始時，8個中斷請求的優(yōu)先權次序為：(最高)IR0→IR7(最低)當某一中斷請求被響應后，該中斷源的中斷優(yōu)先權降為最低。如IR3被響應后，中斷優(yōu)先權的次序改為：

IR4→IR5→IR6→IR7→IR0→IR1→IR2→IR3

◆優(yōu)先權特殊循環(huán)方式——用命令指定8個中斷請求的初始優(yōu)先權次序，當一個中斷被響應，該中斷的優(yōu)先權降為最低，同優(yōu)先權自動循環(huán)一樣。命令指定IR5為最低中斷優(yōu)先權，如圖示，則初始優(yōu)先權次序為：

IR6→IR7→IR0→IR1→IR2→IR3→IR4→IR58259A的工作方式返回

中斷結束方式(EOI)

◆自動中斷結束方式－自動EOI

——進入中斷服務時自動清除ISR。

◆普通中斷結束方式－普通EOI

——中斷服務結束時，通過對8259A發(fā)一個普通EOI命令，使8259A清除ISR寄存器中的已置位的位◆特殊中斷結束方式－特殊EOI

——在中斷服務結束時，通過對8259A發(fā)一個特殊EOI命令，使8259A清除命令中指定的位。中優(yōu)先權最高的位。8259A的工作方式返回連接系統(tǒng)總線的方式◆非緩沖方式

——8259A直接與系統(tǒng)總線相連◆緩沖方式

——8259A通過總線驅動器與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線連接。8259A的工作方式返回

——對8259A工作方式的選擇。

1.初始化命令字

ICW1～ICW4，通常在系統(tǒng)初始化時寫入8259A中，寫入次序固定，依次為ICW1、ICW2、ICW3(需要時)、ICW4。其中，ICW1寫入偶地址，其余寫入奇地址。8259的命令字下頁設置初始化命令字流程

8259的命令字下頁NICW1設置：級聯(lián)

中斷請求觸發(fā)

是否設置ICW4ICW2設置：中斷類型碼是否級聯(lián)？ICW3設置：各中斷請求引腳連接從片狀態(tài)設置ICW4？ICW4設置：緩沖方式

優(yōu)先權特殊嵌套

自動EOI主片？ICW3設置：低3位為從片標識符(000~111)NYYY8259的命令字ICW1下頁8259的命令字ICW2下頁8259的命令字ICW3下頁8259的命令字ICW4下頁

2.操作命令字

優(yōu)先權循環(huán)方式、普通/特殊EOI命令、普通/特殊屏蔽等由操作命令字設置。OCW1～OCW3，可在系統(tǒng)運行時隨時修改。由寫入不同端口和標志位方式區(qū)分。其中，OCW1寫入奇地址，其余寫入偶地址。OCW1設置各中斷源普通屏蔽；OCW2設置優(yōu)先權循環(huán)、EOI命令；OCW3設置特殊屏蔽、查詢方式、讀IRR和ISR寄存器。8259的命令字下頁8259的命令字OCW1下頁8259的命令字OCW2下頁8259的命令字OCW3返回初始化程序——ICW1～ICW4(主程序中)、OCW1(任意位置)2.

中斷向量表設置——非查詢方式下(主程序中)3.

中斷服務程序中設置——特殊屏蔽、EOI命令(中斷服務中)4.設置優(yōu)先權循環(huán)方式、讀IRR/ISR(任意位置)設8259A的端口地址為20H、21H8259A的編程返回初始化程序MOV AL, 00010011;設置單片工作，中斷請求OUT 20H, AL

邊沿觸發(fā)，須設置ICW4MOV AL, 00001000;設置中斷類型碼08，即8個中斷源IR0～IR7對應的中斷類型碼為：OUT 21H, AL