1、第7章中斷和中斷控制器、主要內(nèi)容、7.1中斷的基本概念中斷、中斷源中斷處理過(guò)程中斷優(yōu)先級(jí)7.2 8086/8088中斷系統(tǒng)中斷命令中斷分類中斷分類中斷分類中斷分類指標(biāo)中斷處理過(guò)程7.3中斷控制器8259A主要功能任務(wù)進(jìn)程/操作方法寄存器功能8259A編程、7.1中斷的基本概念、中斷、中斷源中斷中斷的概念輪詢方法：CPU查詢中斷方法：CPU收到外部請(qǐng)求后，停止當(dāng)前操作，改為運(yùn)行外圍操作，完成后繼續(xù)執(zhí)行中斷的操作，中斷和源中斷，中斷源：中斷引起的事件斷點(diǎn)：主程序中斷位置中斷服務(wù)程序：中斷源的響應(yīng)和處理函數(shù)(程序)，中斷的用途，中斷的用途時(shí)鐘中斷驅(qū)動(dòng)的操作系統(tǒng)(如Linux)、中斷源、硬件中斷和軟件

2、中斷、硬件中斷：硬件設(shè)備引起的中斷重置、鍵盤輸入、串行輸入輸出、傳感器信號(hào)、計(jì)時(shí)器等軟件中斷：由于執(zhí)行特殊命令而引起的請(qǐng)求信號(hào)單步調(diào)試、DOS屏幕輸入、輸出等相似之處和區(qū)別硬件中斷發(fā)生在硬件上軟件中斷不需要硬件中斷的中斷號(hào)通常由中斷控制器管理，可以屏蔽除非屏蔽中斷之外的所有其他東西。 軟件中斷的中斷號(hào)無(wú)法在不中斷控制器管理的情況下進(jìn)行掩碼、內(nèi)部中斷和外部中斷、內(nèi)部中斷：由CPU硬件本身或計(jì)算錯(cuò)誤引起的零、溢出、斷電等外部中斷：由CPU中的外圍設(shè)備引起的重置、鍵盤輸入、打印機(jī)等的異同內(nèi)部中斷通常是未屏蔽的外部中斷，是中斷和不可屏蔽的中斷?？善帘沃袛啵篊PU是否通過(guò)狀態(tài)位響應(yīng)時(shí)鐘中斷；鍵盤中斷不可

3、屏蔽中斷：CPU是否必須響應(yīng)重置；除0 8086/8088外的兩條中斷輸入信號(hào)線：NMI和INTR NMI是不可屏蔽中斷輸入；INTR是屏蔽中斷輸入；中斷源及其分類摘要；軟件中斷硬件中斷可以是屏蔽中斷，也可以是非屏蔽中斷，屬于外部中斷。內(nèi)部中斷包括軟件中斷和硬件中斷。外部中斷只包括硬件中斷。7.1.2中斷處理進(jìn)程，確定中斷請(qǐng)求優(yōu)先級(jí)存儲(chǔ)中斷響應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)中斷服務(wù)恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)中斷返回，中斷請(qǐng)求，中斷請(qǐng)求概念：當(dāng)外部設(shè)備需要CPU資源時(shí)，將中斷信號(hào)發(fā)送到CPU的中斷輸入針中斷請(qǐng)求信號(hào)分類：觸發(fā)器(上升、下降、雙重)和級(jí)別觸發(fā)器(高、低)8086/8088 CPU在當(dāng)前命令執(zhí)行結(jié)束后才檢查中斷請(qǐng)求，因此，要取

4、消中斷請(qǐng)求信號(hào)，必須保留到CPU作出中斷響應(yīng)為止。確定優(yōu)先級(jí)，確定優(yōu)先級(jí)(中斷隊(duì)列)當(dāng)多個(gè)中斷源同時(shí)運(yùn)行中斷請(qǐng)求時(shí)，CPU必須確定多個(gè)中斷源的優(yōu)先級(jí)以響應(yīng)最緊急的中斷請(qǐng)求。中斷源的優(yōu)先級(jí)應(yīng)根據(jù)中斷源的緊急性、重要性和外圍設(shè)備處理速度等綜合考慮不可屏蔽中斷的發(fā)生，并優(yōu)先應(yīng)對(duì)不可屏蔽中斷。對(duì)于中斷響應(yīng)，中斷響應(yīng)內(nèi)部中斷，CPU確定中斷源，自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的中斷服務(wù)程序門戶地址以運(yùn)行中斷服務(wù)子例程。對(duì)于外部中斷，CPU確定標(biāo)志位IF，如果CPU允許響應(yīng)外部中斷(IF=1)，則將中斷響應(yīng)信號(hào)返回到發(fā)出中斷請(qǐng)求的外圍設(shè)備。否則，CPU不應(yīng)發(fā)出中斷請(qǐng)求。，現(xiàn)場(chǎng)保存，運(yùn)行中斷，存儲(chǔ)站點(diǎn)CPU響應(yīng)中斷首先阻止C

5、PU響應(yīng)中斷信號(hào)，并允許CS寄存器和IP寄存器通過(guò)中斷編號(hào)進(jìn)入中斷處理程序的中斷處理，以便為中斷返回地址和其他潛在破壞的寄存器8086/8088 CPU提供默認(rèn)中斷站點(diǎn)保護(hù)，允許CPU響應(yīng)其他中斷8086/8088處理器CS和斷點(diǎn)站點(diǎn)恢復(fù)CPU終止中斷響應(yīng)彈出堆棧中存儲(chǔ)的所有寄存器內(nèi)容，恢復(fù)中斷之前的寄存器原始值中斷8086/8088處理器通過(guò)IRET命令從中斷狀態(tài)返回。 IRET指令自動(dòng)還原以前存儲(chǔ)的IP和CS值以及標(biāo)志寄存器FR或EFR的值，從而轉(zhuǎn)到主程序斷點(diǎn)地址。如果CPU自動(dòng)打開(kāi)封鎖，則可以響應(yīng)其他封鎖請(qǐng)求。7.1.3中斷優(yōu)先級(jí)管理，設(shè)置中斷優(yōu)先級(jí)的原因：中斷處理的重要性和延遲要求不同

6、根據(jù)中斷源的重要性為每個(gè)中斷源指定不同的優(yōu)先級(jí)，多個(gè)中斷源請(qǐng)求為不同的中斷源指定服務(wù)順序(稱為中斷優(yōu)先級(jí))。當(dāng)多個(gè)中斷源同時(shí)請(qǐng)求CPU中斷時(shí)，選擇當(dāng)前優(yōu)先級(jí)最高的中斷進(jìn)行處理。優(yōu)先級(jí)可以固定或動(dòng)態(tài)調(diào)整，如果優(yōu)先級(jí)確定方法(1)、軟件查詢方法CPU接受多個(gè)中斷請(qǐng)求，則使用軟件查詢方法確定首先查詢的中斷源。首先查詢的第一個(gè)響應(yīng)；查詢中斷的順序是優(yōu)先級(jí)的高低順序。順序程序員在編輯查詢程序時(shí)設(shè)置規(guī)則、確定優(yōu)先級(jí)的方法(2)、硬連接串行排隊(duì)鏈：硬件實(shí)現(xiàn)軟件查詢不需要中斷矢量方法查詢、硬件直接跳轉(zhuǎn)、中斷掩碼(1)、中斷掩碼通常分為兩個(gè)級(jí)別。一個(gè)在CPU內(nèi)部完成，另一個(gè)在中斷控制器上完成。CPU中的中斷掩碼

7、處理器通常包含內(nèi)部中斷掩碼位(IF標(biāo)志)，允許軟件確定外部屏蔽中斷請(qǐng)求INTR是否可以進(jìn)入系統(tǒng)。如果中斷允許觸發(fā)器設(shè)置1，則打開(kāi)中斷，并允許CPU響應(yīng)INTR請(qǐng)求。中斷在觸發(fā)程式為零時(shí)允許中斷，并防止CPU回應(yīng)外部中斷的INTR要求。中斷掩碼(2)，中斷控制器中斷掩碼中斷控制器包含中斷掩碼寄存器，并為每個(gè)中斷源設(shè)置中斷掩碼位，以用于打開(kāi)或關(guān)閉外部中斷源請(qǐng)求。在中斷掩碼(3)、一個(gè)外部中斷的情況下，中斷控制器首先通過(guò)中斷請(qǐng)求信號(hào)和中斷掩碼寄存器啟動(dòng)和運(yùn)行，以確定中斷控制是否允許所有中斷請(qǐng)求信號(hào)或操作，并確定是否向CPU發(fā)送中斷請(qǐng)求信號(hào)。中斷控制器發(fā)送的中斷請(qǐng)求還與CPU的IF標(biāo)志位配合工作，以確

8、定CPU是否需要運(yùn)行中斷請(qǐng)求。中斷嵌套(1)，概念：中斷嵌套是在系統(tǒng)響應(yīng)一個(gè)中斷服務(wù)時(shí)，更高優(yōu)先級(jí)的另一個(gè)中斷發(fā)出中斷請(qǐng)求的情況下，系統(tǒng)完成更高級(jí)別的中斷服務(wù)處理(例如，掛起當(dāng)前運(yùn)行的中斷服務(wù)程序，響應(yīng)更高響應(yīng)級(jí)別的中斷請(qǐng)求)，然后返回中斷的中斷服務(wù)程序并繼續(xù)運(yùn)行的過(guò)程。此過(guò)程是中斷。目的：確保CPU及時(shí)響應(yīng)較高級(jí)別的封鎖請(qǐng)求，嵌套封鎖(2)，一般規(guī)則：當(dāng)CPU同時(shí)接收多個(gè)封鎖請(qǐng)求時(shí)，首先響應(yīng)優(yōu)先級(jí)最高的封鎖請(qǐng)求。正在進(jìn)行的低優(yōu)先級(jí)中斷服務(wù)可能被高優(yōu)先級(jí)中斷請(qǐng)求中斷。正在響應(yīng)的中斷服務(wù)過(guò)程不能被新的同級(jí)或低優(yōu)先級(jí)中斷請(qǐng)求中斷。在特殊情況下，某些機(jī)制可能會(huì)導(dǎo)致兄弟中斷重疊或低優(yōu)先級(jí)中斷干擾高優(yōu)先

9、級(jí)中斷服務(wù)。，摘要，中斷的概念中斷源，中斷點(diǎn)，中斷服務(wù)程序中斷處理的常規(guī)進(jìn)程中斷請(qǐng)求-確定中斷優(yōu)先級(jí)-確定中斷響應(yīng)-中斷點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)-中斷點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)-中斷返回中斷優(yōu)先級(jí)確定方法，中斷掩碼，中斷嵌套，7.2 8086/8088中斷系統(tǒng)，本節(jié)的主要內(nèi)容為CLI:關(guān)閉CPU中斷(標(biāo)志寄存器FLAGS的IF位置0)；STI:打開(kāi)CPU中斷(標(biāo)志寄存器FLAGS的IF位置1)；INT n:調(diào)用n類型的中斷服務(wù)程序，n是中斷號(hào)，n=0-255；INTO:運(yùn)行溢出中斷服務(wù)程序以確定標(biāo)志寄存器FLAGS的OF位是否為1，例如，直接調(diào)用類型為4的中斷子例程以處理溢出中斷。IRET:中斷服務(wù)程序?qū)⒍褩ｍ敳康?個(gè)字節(jié)

10、分別取出到IP、CS和FLAGS寄存器中，并返回返回返回中斷站點(diǎn)的命令。其中CLI、STI和IRET可用于硬件中斷控制，INT n，INTO為8086/8088的軟件中斷調(diào)用命令。8086/8088中斷命令(2)，1。CPU全局中斷控制命令CLI，stististi命令允許CPU響應(yīng)外部中斷請(qǐng)求，其中標(biāo)志寄存器的IF位置1。CLI命令防止CPU對(duì)標(biāo)志寄存器中IF位置0的外部中斷請(qǐng)求做出響應(yīng)。2.中斷命令I(lǐng)NT n INT命令表示執(zhí)行類型n的中斷服務(wù)程序。其中n=0-255，INT命令的操作步驟如下：按下標(biāo)志寄存器FLAGS作為堆棧。INT命令使用以下命令堆棧CS和IP的寄存器內(nèi)容：計(jì)算中斷服務(wù)

11、門戶地址，將其傳遞給寄存器CS和IP，并運(yùn)行中斷服務(wù)程序，以便使用中斷命令I(lǐng)NT n時(shí)需要注意。 INT命令僅影響IF和TF，而不影響其他標(biāo)志位。 INT命令在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候由用戶調(diào)用，可用于在DOS系統(tǒng)功能調(diào)用中調(diào)用INT 21H等系統(tǒng)服務(wù)程序。8086/8088中斷命令(3)，3。溢出中斷INTO INTO命令檢查溢出標(biāo)志OF，如果OF=1，則啟動(dòng)中斷號(hào)為4的中斷進(jìn)程，如果OF=0，則不執(zhí)行任何操作。INTO命令通常放置在有符號(hào)算術(shù)操作命令之后，用于檢查溢出。IMUL DX乘法命令I(lǐng)NTO發(fā)生溢出時(shí)啟動(dòng)INT 4中斷服務(wù)mov result，ax mov result 2，dx4。中斷返回命令

12、IRET IRET iret命令用于從中斷服務(wù)程序返回中斷的程序。調(diào)用IRET時(shí)，CPU將CS和IP寄存器的內(nèi)容從堆棧中彈出，并恢復(fù)標(biāo)志寄存器的內(nèi)容。所有中斷服務(wù)程序必須通過(guò)IRET返回到中斷點(diǎn)。8086/8088中斷分類，8086/8088中的中斷源外部中斷內(nèi)部中斷不可屏蔽中斷(連接到8086/8066 CPU的NMI針)屏蔽可中斷(連接到INTR針)外部中斷主要通過(guò)可編程中斷控制器8259A進(jìn)行管理。內(nèi)部中斷分為三個(gè)段：軟中斷CPU內(nèi)部硬件中斷、8086/8088中斷分類、8086/8088 CPU可以管理256個(gè)中斷。其中，中斷號(hào)0-4是系統(tǒng)專用中斷，5-31保留系統(tǒng)專用中斷，32-25

13、5是用戶定義的中斷。系統(tǒng)的中斷優(yōu)先順序?yàn)槌ㄥe(cuò)誤、INT n、INTO、NMI、INTR、單步。8086/8088外部屏蔽中斷，8086/8088系統(tǒng)的屏蔽中斷請(qǐng)求行INTR通常連接到中斷控制器8259A。8086/8088 CPU中斷是高電平觸發(fā)器，即INTR信號(hào)高電平有效。INTR為高級(jí)別時(shí)，CPU根據(jù)全局中斷標(biāo)志位IF確定是否響應(yīng)中斷。IF為0時(shí)，CPU禁止響應(yīng)INTR中斷，不響應(yīng)INTR的信號(hào)，繼續(xù)運(yùn)行主程序。IF為1表示CPU完成當(dāng)前指令后，CPU識(shí)別相應(yīng)的中斷請(qǐng)求，并允許響應(yīng)執(zhí)行中斷處理的INTR中斷請(qǐng)求。CPU不鎖定INTR信號(hào)，INTR信號(hào)必須保持不變，直到收到響應(yīng)信號(hào)intr

14、a或收到中斷源自身取消請(qǐng)求。8088外部中斷響應(yīng)進(jìn)程，8088中斷響應(yīng)后需要2個(gè)總線周期，即8個(gè)時(shí)鐘周期，因此INTR信號(hào)必須保持8個(gè)時(shí)鐘周期。如果CPU允許中斷，兩個(gè)低級(jí)響應(yīng)信號(hào)INTA將連續(xù)發(fā)送到外圍設(shè)備。第一個(gè)INTA信號(hào)通知8259A CPU準(zhǔn)備響應(yīng)中斷。當(dāng)8259A接收到第二個(gè)INTA信號(hào)后，在數(shù)據(jù)總線的低8位下發(fā)送請(qǐng)求服務(wù)外圍設(shè)備的中斷號(hào)時(shí)，CPU用于通知CPU，在第二個(gè)總線周期中讀取數(shù)據(jù)總線，獲取外圍設(shè)備的中斷號(hào)，并調(diào)用響應(yīng)的中斷服務(wù)程序，8086/8088外部不可屏蔽中斷，不可屏蔽中斷請(qǐng)求信號(hào)NMI，發(fā)生了CPU必須立即處理的中斷。非屏蔽中斷號(hào)固定為2，不需要CPU和外圍設(shè)備之

15、間的信號(hào)響應(yīng)。不能禁止NMI中斷請(qǐng)求，并立即被CPU鎖定。8086/8088 CPU需要終止當(dāng)前命令執(zhí)行才能響應(yīng)中斷。封鎖的等待時(shí)間取決于當(dāng)前指令執(zhí)行的執(zhí)行周期，通常在執(zhí)行乘法、除法、移位或循環(huán)指令時(shí)達(dá)到等待時(shí)間最長(zhǎng)的封鎖請(qǐng)求。8086/8088內(nèi)部中斷，內(nèi)部中斷是非屏蔽中斷，包括以下5種：除法錯(cuò)誤中斷。運(yùn)行DIV或IDIV除法命令后，如果業(yè)務(wù)大于指定的目標(biāo)操作數(shù)(即目標(biāo)寄存器可以表示的范圍)，CPU會(huì)立即用中斷類型代碼0生成中斷。一步一步地妨礙。如果TF標(biāo)志為1，8086/8088將單步運(yùn)行，此時(shí)每次運(yùn)行命令時(shí)，CPU都會(huì)自動(dòng)生成中斷號(hào)為1的中斷。CPU自動(dòng)將標(biāo)志寄存器按到堆棧上，清除TF和

16、IF。INT n命令中止。8086/8088 CPU通過(guò)發(fā)出INT命令生成軟中斷。指令中的中斷號(hào)n通知CPU n號(hào)軟件調(diào)用中斷的服務(wù)程序。斷點(diǎn)中斷。斷點(diǎn)中斷的中斷編號(hào)為3。斷點(diǎn)通常位于程序中的任何位置，中斷正常執(zhí)行進(jìn)程，以便用戶可以在斷點(diǎn)處確認(rèn)執(zhí)行。溢出中斷。如果上一個(gè)命令的執(zhí)行結(jié)果是溢出標(biāo)志OF為1，則溢出中斷命令I(lǐng)NTO在執(zhí)行時(shí)生成具有中斷編號(hào)4的中斷。8086/8088中斷比例，中斷方向指標(biāo)與保留中斷服務(wù)程序門戶地址的特定內(nèi)存區(qū)域8086/8088 CPU的256個(gè)中斷編號(hào)對(duì)應(yīng)于中斷服務(wù)程序的門戶地址。每個(gè)中斷服務(wù)程序的入口地址為4個(gè)存儲(chǔ)單元N號(hào)中斷矢量門戶地址=4*n地址4*n開(kāi)始2字節(jié)中斷服務(wù)子程序的偏移地址IP 4* N 2開(kāi)始的2字節(jié)包含中斷服務(wù)子程序的段地址CS，8086/8088中斷方向表，0，單級(jí)中斷，不可掩碼中斷，中斷點(diǎn)中斷和溢出中斷；27個(gè)系統(tǒng)預(yù)定中斷(中斷5-31)用于系統(tǒng)目的，不能由用戶定義。224個(gè)用戶定義的中斷(中斷32-255)可用于軟中斷INT n