1、1,第7章中斷,7.1概述7.28086/8088的中斷系統(tǒng)7.3可編程中斷控制器8259A,2,7.1概述,中斷的基本概念中斷處理過(guò)程中斷優(yōu)先級(jí)中斷的嵌套,3,7.1概述7.1.1中斷的基本概念一、中斷和中斷源所謂“中斷”是指在CPU正常運(yùn)行程序時(shí)，由于內(nèi)、外部事件引起CPU暫時(shí)中止正在運(yùn)行的程序，轉(zhuǎn)而去執(zhí)行請(qǐng)求CPU暫時(shí)中止的內(nèi)、外部事件的服務(wù)程序，待該服務(wù)程序處理完畢后又返回到被中止的程序。二、中斷系統(tǒng)的功能中斷處理中斷控制,4,三、中斷的主要用途四、可屏蔽中斷與不可屏蔽中斷凡是微處理器內(nèi)部能夠“屏蔽”的中斷，稱為可屏蔽中斷；凡是微處理器內(nèi)部不能夠“屏蔽”中斷，稱為不可屏蔽中斷；所謂“屏

2、蔽”是指微處理器拒絕響應(yīng)中斷請(qǐng)求信號(hào)，不允許打斷微處理器所執(zhí)行的主程序。通常是由內(nèi)部的中斷觸發(fā)器（或中斷允許觸發(fā)器）來(lái)控制的。,5,7.1.2中斷處理過(guò)程一、CPU響應(yīng)中斷的條件1.設(shè)置中斷請(qǐng)求觸發(fā)器2.設(shè)置中斷屏蔽觸發(fā)器3.設(shè)置中斷允許觸發(fā)器的狀態(tài)(CPU內(nèi))4.CPU在現(xiàn)行指令結(jié)束后響應(yīng)中斷,6,中斷處理過(guò)程的流程圖,7,具有中斷屏蔽的接口電路,8,二、CPU對(duì)中斷響應(yīng)1.關(guān)中斷2.保護(hù)斷點(diǎn)3.識(shí)別中斷源識(shí)別中斷源的兩種方法：（1）查詢中斷；（2）向量中斷（VectoredInterrupt）4.保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)5.執(zhí)行中斷服務(wù)程序6.恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)7.開中斷與返回,9,10,7.1.3中斷優(yōu)先級(jí)遇到多

3、個(gè)中斷源同時(shí)請(qǐng)求中斷的情況，CPU必須確定首先為哪一個(gè)中斷源服務(wù)，根據(jù)中斷源要求的輕重緩急，排好中斷處理的優(yōu)先次序，即優(yōu)先級(jí)（Priority），又稱優(yōu)先權(quán)。解決中斷的優(yōu)先級(jí)的方法有：一、軟件查詢確定中斷優(yōu)先級(jí),11,12,二、硬件查詢確定優(yōu)先級(jí)優(yōu)先級(jí)中斷鏈電路,13,三、中斷優(yōu)先級(jí)編碼電路優(yōu)先級(jí)編碼器對(duì)提出請(qǐng)求的中斷源的中斷請(qǐng)求的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行編碼，中斷源編碼為三位代碼。優(yōu)先級(jí)寄存器存放正在進(jìn)行中斷處理的外設(shè)的優(yōu)先級(jí)編碼，當(dāng)CPU執(zhí)行主程序時(shí)，優(yōu)先級(jí)失效信號(hào)置“1”。比較器用于對(duì)新輸入的中斷請(qǐng)求和CPU正在執(zhí)行的中斷請(qǐng)求進(jìn)行比較，以確定是否進(jìn)行中斷嵌套。三態(tài)緩沖器存放中斷類型碼，由讀出。,14,

4、15,7.1.4中斷的嵌套當(dāng)CPU執(zhí)行優(yōu)先級(jí)較低的中斷服務(wù)程序時(shí)，允許響應(yīng)優(yōu)先級(jí)較高的中斷源請(qǐng)求中斷，而掛起正在處理的中斷，這就是中斷嵌套或稱多重中斷。多重中斷流程與單級(jí)中斷的區(qū)別：（1）加入屏蔽本級(jí)和較低級(jí)中斷請(qǐng)求的環(huán)節(jié)；（2）在進(jìn)行中斷服務(wù)之前，要開放中斷；（3）中斷服務(wù)程序結(jié)束之后，必須安排并執(zhí)行關(guān)中斷指令。,16,7.28086/8088的中斷系統(tǒng),外部中斷內(nèi)部中斷中斷向量表中斷過(guò)程,17,7.28086/8088的中斷系統(tǒng)8086/8088有一個(gè)簡(jiǎn)單而靈活的中斷系統(tǒng)，每個(gè)中斷都有一個(gè)中斷類型碼（TypeCode），以供CPU進(jìn)行識(shí)別，8086/8088最多能處理256種不同的中斷類型

5、。7.2.1外部中斷8086/8088有兩條中斷信號(hào)線INTR和NMI，可供外設(shè)向CPU發(fā)中斷請(qǐng)求指令。,18,一、可屏蔽中斷INTR如果IF=“H”（置1）表示INTR線上的中斷開放，CPU在完成現(xiàn)在正在執(zhí)行的指令后，識(shí)別該中斷請(qǐng)求，并進(jìn)行中斷處理。CPU對(duì)INTR中斷請(qǐng)求的響應(yīng)過(guò)程是執(zhí)行兩個(gè)INTA（中斷響應(yīng)）總線周期。,19,二、不可屏蔽中斷NMI不可屏蔽中斷請(qǐng)求信號(hào)NMI用來(lái)通知CPU發(fā)生了“災(zāi)難性”的事件，如電源掉電、存儲(chǔ)器讀寫出錯(cuò)、總線奇偶位出錯(cuò)等。在CPU響應(yīng)NMI時(shí)，不必由中斷源提供中斷類型碼(規(guī)定為2)，因此NMI響應(yīng)也不需要執(zhí)行總線周期INTA。7.2.2內(nèi)部中斷內(nèi)部中斷是

6、通過(guò)軟件調(diào)用的不可屏蔽中斷，包括溢出中斷、除法出錯(cuò)中斷、單步中斷、INTn指令中斷以及單字節(jié)INT3指令中斷。,20,一、溢出中斷OF置“1”，執(zhí)行溢出中斷指令（INTO），產(chǎn)生一個(gè)4型中斷（中斷類型碼為4）。二、除法出錯(cuò)中斷（中斷類型碼為0）三、INTn指令中斷（中斷類型碼為n）四、斷點(diǎn)中斷斷點(diǎn)中斷即單字節(jié)INT3指令中斷（中斷類型碼為3）五、單步（陷阱）中斷當(dāng)陷阱標(biāo)志TF置“1”時(shí)，8086/8088處于單步工作方式。單步方式是一種有用的調(diào)試工具（中斷類型碼為1）,21,內(nèi)部中斷的特點(diǎn)是：（1）中斷類型碼或包含在指令中，或是預(yù)先規(guī)定的；（2）不執(zhí)行INTA總線周期；（3）除單步中斷外，任何

7、內(nèi)部中斷都無(wú)法禁止；（4）除單步中斷外，任何內(nèi)部中斷的優(yōu)先級(jí)都比任何外部中斷的優(yōu)先級(jí)高。,22,7.2.3中斷向量表中斷向量表（又稱中斷指針表）是存放中斷服務(wù)程序入口地址（即“中斷向量”）的表格。它存放在存儲(chǔ)器的最低端，共1024個(gè)字節(jié)，每4個(gè)字節(jié)存放一個(gè)中斷服務(wù)程序的入口地址。給出中斷類型碼n，CPU將n4得中斷向量表的地址指針，找到該指針對(duì)應(yīng)的4個(gè)內(nèi)存單元，前2字節(jié)送IP,后二字節(jié)送CS，由此轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序。,23,24,7.2.4中斷過(guò)程中斷處理過(guò)程,25,7.3可編程中斷控制器8259A,8259A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能8259A的初始化命令字及其編程8259A的操作命令字及其編程8259

8、A的應(yīng)用舉例,26,7.3可編程中斷控制器8259A8259APIC(ProgrammableInterruptController)是一種可編程中斷控制器，又稱“優(yōu)先級(jí)中斷控制器”，具有強(qiáng)大的中斷管理功能。（1）可管理8級(jí)優(yōu)先權(quán)中斷源，通過(guò)8259A的級(jí)聯(lián)，最多可管理64級(jí)優(yōu)先權(quán)的中斷源；（2）對(duì)任何一個(gè)級(jí)別的中斷源都可單獨(dú)進(jìn)行屏蔽；（3）能向CPU提供可編程的標(biāo)識(shí)碼(中斷類型碼)；（4）具有多種中斷優(yōu)先權(quán)管理方式：完全嵌套方式、自動(dòng)循環(huán)方式、特殊循環(huán)方式、特殊屏蔽方式和查詢方式。,27,7.3.18259A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能一、基本組成部分：（1）8位中斷請(qǐng)求寄存器（IRR）用來(lái)存放從外設(shè)來(lái)

9、的中斷請(qǐng)求信號(hào)IR0IR7；（2）8位中斷屏蔽寄存器（IMR）用來(lái)存放CPU送來(lái)的屏蔽信號(hào)，當(dāng)它的某一位或某幾位為“1”時(shí)，則對(duì)應(yīng)的中斷請(qǐng)求就被屏蔽；（3）8位中斷服務(wù)寄存器（ISR）是用來(lái)記憶正在處理中的中斷級(jí)別；（4）優(yōu)先權(quán)判別器（PR）也稱優(yōu)先權(quán)分析器，管理和識(shí)別各個(gè)中斷源的優(yōu)先級(jí)別；,28,（5）控制邏輯；（6）數(shù)據(jù)總線緩沖器；（7）讀/寫邏輯；（8）級(jí)聯(lián)緩沖器/比較器為實(shí)現(xiàn)多片8259A的級(jí)聯(lián)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。IRR、IMR、ISR、PR和控制邏輯五個(gè)部分是實(shí)現(xiàn)中斷優(yōu)先管理的核心部件。8259A只有兩個(gè)I/O端口地址，它們由和A0輸入的地址信息決定。,29,8259A的結(jié)構(gòu)框圖和引腳圖,

10、30,二、8259A的中斷優(yōu)先權(quán)管理方式及中斷結(jié)束方式1.8259A的中斷優(yōu)先權(quán)管理方式（1）完全嵌套方式（2）自動(dòng)循環(huán)方式（3）特殊循環(huán)方式（4）特殊屏蔽方式（5）查詢排序方式,31,2.8259A的中斷結(jié)束方式（1）EOI命令方式所謂EOI命令方式是指在中斷服務(wù)程序末尾向8259A發(fā)出中斷結(jié)束命令，清除ISR中的相應(yīng)位，表示該級(jí)的中斷服務(wù)程序已經(jīng)結(jié)束。EOI命令有普通EOI命令和特殊EOI命令兩種。普通EOI命令將自動(dòng)清除ISR中所有已置位的優(yōu)先級(jí)最高的那一位。適用于完全嵌套方式的中斷請(qǐng)求。,32,當(dāng)8259A不工作于完全嵌套方式，就不能應(yīng)用普通EOI命令，特殊EOI命令中帶有用于指定IS

11、R中相應(yīng)位復(fù)位的三位編碼信息。特殊EOI命令可以作為任何優(yōu)先級(jí)管理方式的中斷結(jié)束方式。（2）自動(dòng)EOI方式采用此方式時(shí)，在第二個(gè)響應(yīng)信號(hào)的后沿由8259A自動(dòng)執(zhí)行普通EOI操作，復(fù)位ISR中已置位的中斷優(yōu)先級(jí)最高的位。,33,三、中斷的順序8259A的中斷工作順序?yàn)椋海?）一條或多條中斷請(qǐng)求（IR0IR7）變?yōu)楦唠娖?，使IRR相應(yīng)位置“1”；（2）8259A接受這些請(qǐng)求，分析它們的優(yōu)先級(jí)，向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)INT；（3）CPU響應(yīng)中斷，并以脈沖作為回答；（4）接受來(lái)自CPU第一個(gè)脈沖，最高優(yōu)先級(jí)的ISR位置位，而相應(yīng)的IRR位被復(fù)位。在該周期，8259A沒(méi)有驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)總線；（5）CPU啟動(dòng)

12、第二個(gè)脈沖，在該脈沖期間，8259A向CPU發(fā)出中斷類型碼（中斷識(shí)別碼）。,34,7.3.28259A的初始化命令字及其編程8259A是可編程的中斷優(yōu)先級(jí)控制器，必須根據(jù)8259A的具體應(yīng)用環(huán)境對(duì)它進(jìn)行初始化編程。8259A的初始化編程就是通過(guò)程序向8259A寫入若干個(gè)初始化字的過(guò)程。一、四個(gè)相應(yīng)的初始化命令字寄存器1.ICW12.ICW23.ICW34.ICW4,35,ICW1決定8259A的工作方式ICW2設(shè)定可屏蔽中斷的中斷類型碼（高5位）ICW3僅用于級(jí)聯(lián)方式ICW4設(shè)定8259A的優(yōu)先級(jí)管理方式，EOI方式等,36,1.ICW18259AICW1的格式,37,2.ICW28259AICW2的格式,38,3.ICW38259AICW3的格式,39,4.ICW48259AICW4的格式,40,二、8259A的初始化編程圖,41,7.3.38259A的操作命令字及其編程在8259A的工作過(guò)程中需要改變中斷優(yōu)先級(jí)管理方式或中斷響應(yīng)的次序，或者需要讀出8259A內(nèi)部某些寄存器的內(nèi)容，就需要再向8259A寫入有關(guān)的操作命令字。,42,8259A有三種操作命令字OCW1OCW31.OCW1用來(lái)設(shè)置中斷源的屏蔽狀態(tài)2.OCW2用