1、第七章微機(jī)的中斷系統(tǒng)，7.1中斷系統(tǒng)的基本概念，7.1.1中斷的基本概念所謂中斷是指當(dāng)中央處理器執(zhí)行一個(gè)程序時(shí)，某個(gè)外部或內(nèi)部事件突然發(fā)生，并要求中央處理器進(jìn)行處理。中央處理器暫停當(dāng)前正在執(zhí)行的程序，并轉(zhuǎn)而執(zhí)行處理該事件的服務(wù)程序。服務(wù)完成后，中央處理器返回原程序被中斷的地方繼續(xù)執(zhí)行。這個(gè)過(guò)程叫做中斷。1.基本概念，中斷源：導(dǎo)致中斷的內(nèi)部或外部事件中斷類型號(hào)：每個(gè)中斷源都有一個(gè)唯一編號(hào)的斷點(diǎn)：即將在程序中執(zhí)行但由于中斷而未執(zhí)行的指令的地址簡(jiǎn)稱為中斷斷點(diǎn)。包括段地址和偏移地址。中斷服務(wù)程序：處理中斷事件的程序段；2.中斷系統(tǒng)是指實(shí)現(xiàn)中斷功能的一套軟件和硬件。它具有以下功能：可以實(shí)現(xiàn)中斷響應(yīng)、中斷

2、服務(wù)和中斷返回。可以實(shí)現(xiàn)中斷優(yōu)先級(jí)排隊(duì)?？梢詫?shí)現(xiàn)中斷嵌套。3、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能，并行處理能力，實(shí)現(xiàn)中央處理器和多個(gè)外設(shè)的同時(shí)操作，提高中央處理器的效率。實(shí)時(shí)處理能力當(dāng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用于實(shí)時(shí)控制時(shí)，它能夠及時(shí)響應(yīng)外部事件并及時(shí)處理故障，而不影響其他程序的運(yùn)行。多任務(wù)在操作系統(tǒng)的調(diào)度下運(yùn)行，多個(gè)任務(wù)交替運(yùn)行。(1)中斷請(qǐng)求：中斷源發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)。(2)中斷仲裁：優(yōu)先處理申請(qǐng)中斷的中斷源的過(guò)程稱為中斷仲裁。(3)中斷響應(yīng)：是從請(qǐng)求有效的時(shí)間到傳輸中斷服務(wù)程序的入口地址的時(shí)間。實(shí)現(xiàn)程序的切換。(4)中斷服務(wù)(處理):中斷程序的主體。(5)中斷返回：使得中斷響應(yīng)過(guò)程中的斷點(diǎn)地址和標(biāo)志寄存器的內(nèi)容從堆棧中彈出

3、，以便繼續(xù)執(zhí)行原始程序。4、中斷處理，(1)中斷請(qǐng)求，這可能是由內(nèi)部標(biāo)志或指令引起的；它也可能由外部電路引起。(2)中斷仲裁。當(dāng)多個(gè)中斷源同時(shí)請(qǐng)求中斷時(shí)，中央處理器應(yīng)該根據(jù)中斷源的優(yōu)先級(jí)順序響應(yīng)中斷。首先響應(yīng)高優(yōu)先級(jí)的請(qǐng)求，然后響應(yīng)低優(yōu)先級(jí)的請(qǐng)求。軟件查詢優(yōu)先級(jí)排隊(duì)方法的執(zhí)行程序按照順序逐位查詢中斷請(qǐng)求寄存器的狀態(tài)，查詢順序決定優(yōu)先級(jí)。硬件優(yōu)先級(jí)區(qū)分的菊花鏈方法串聯(lián)每個(gè)接口，靠近中央處理器的高優(yōu)先級(jí)“矢量”優(yōu)先級(jí)排隊(duì)電路的優(yōu)先級(jí)由一個(gè)特殊的中斷控制器管理。(3)中斷響應(yīng)，從中央處理器接收到中斷請(qǐng)求到切換執(zhí)行中斷服務(wù)程序的過(guò)程是中斷響應(yīng)。中央處理器從當(dāng)前執(zhí)行的程序切換到中斷服務(wù)程序，硬件完成一系

4、列中斷響應(yīng)操作，如關(guān)閉中斷、保存斷點(diǎn)、獲取中斷服務(wù)程序的入口地址。(4)中斷服務(wù)(處理)，1保護(hù)場(chǎng)景，保護(hù)場(chǎng)景的本質(zhì)：將重要信息推入堆棧。2打開中斷目的：打開所有可屏蔽中斷以允許高級(jí)中斷嵌套3執(zhí)行中斷服務(wù)例程中斷服務(wù)例程主體-中斷目的。4.中斷目的：中斷以確?？煽坑行У恼军c(diǎn)恢復(fù)。5.恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)。還原場(chǎng)景的本質(zhì)：彈出原來(lái)壓入堆棧的內(nèi)容。7.2 8086CPU中斷系統(tǒng)，指令中斷INTn，異常中斷包括：故障異常陷阱，異常終止異常，微處理器中的邏輯中斷，irq0irq1irq2: irq15，未屏蔽中斷，屏蔽中斷外部中斷控制器，7.2.1 8086中斷分類，1。外部中斷，非屏蔽中斷常見的非屏蔽中斷包括：

5、(1)電源故障；(2)內(nèi)存檢查錯(cuò)誤；(3)總線奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤等。可屏蔽中斷(INTR):含義：軟件可以用來(lái)控制是否允許外部中斷的中斷。也就是說(shuō)，科技創(chuàng)新使中頻=1，允許中斷；命令行界面使中頻=0，中斷禁用。常見的INTR中斷有：所有外部設(shè)備中斷，如鍵盤、內(nèi)部中斷是由8086內(nèi)部執(zhí)行程序異常引起的程序中斷。通過(guò)內(nèi)部中斷，微處理器為用戶提供了發(fā)現(xiàn)、調(diào)試和解決程序執(zhí)行過(guò)程中異常情況的有效途徑。例如，只讀存儲(chǔ)器和操作系統(tǒng)通過(guò)使用內(nèi)部中斷為程序員提供各種函數(shù)調(diào)用，內(nèi)部中斷的中斷類型號(hào)已經(jīng)確定，劃分錯(cuò)誤。如果除數(shù)為0或商超出寄存器所表示的范圍，則會(huì)產(chǎn)生一個(gè)矢量數(shù)為0的內(nèi)部中斷，稱為除法錯(cuò)誤中斷，例如：mov

6、bl，0 idivbl劃分BL0，生成劃分錯(cuò)誤中斷，movax，200h movbl，1 div bl；商200H，不能用AL表示；產(chǎn)生除法錯(cuò)誤中斷，指令中斷，一種在執(zhí)行中斷調(diào)用指令I(lǐng)NT n時(shí)產(chǎn)生的向量數(shù)為n(0 255)的內(nèi)部中斷，稱為指令中斷，其中向量數(shù)為3的指令中斷是特殊的(產(chǎn)生一個(gè)字節(jié)的指令代碼：11001100)，它經(jīng)常用于程序調(diào)試，稱為斷點(diǎn)中斷，例如，運(yùn)行DEBUG.EXE調(diào)試程序的命令g設(shè)置的斷點(diǎn)。它是通過(guò)使用INT 3指令，溢出中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)執(zhí)行溢出中斷指令I(lǐng)NTO時(shí)，如果溢出標(biāo)志OF為1，則產(chǎn)生一個(gè)矢量數(shù)為4的內(nèi)部中斷，稱為溢出中斷，例如：movax，2000h adda

7、x，7000h2000H7000H9000H，溢出：1進(jìn)；溢出中斷和單步中斷是由OF1產(chǎn)生的。如果單步中斷TF為1，則在執(zhí)行每條指令后會(huì)產(chǎn)生一個(gè)矢量編號(hào)為1的內(nèi)部中斷，這稱為單步中斷。例如，DEBUG.EXE調(diào)試程序的單步命令T使用單步中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)程序的單步調(diào)試。3.中斷優(yōu)先級(jí)從高到低為：內(nèi)部中斷(單步中斷除外)NMI中斷INTR中斷單步中斷。除單步中斷外，任何內(nèi)部中斷優(yōu)先于外部中斷。7.2.2中斷向量表，含義：中斷服務(wù)程序入口地址(CS:IP)的組成和格式：共4字節(jié)，段地址和偏移地址。段地址，偏移地址，返回，1。中斷向量，2。中斷向量表，意思是：存儲(chǔ)256個(gè)中斷向量的存儲(chǔ)區(qū)。也就是說(shuō)，存儲(chǔ)中斷

8、服務(wù)程序入口地址的存儲(chǔ)區(qū)稱為中斷向量表。中斷向量表大小：1KB中斷向量表地址范圍：00000H003FFH。中斷向量地址、中斷類型號(hào)n及其對(duì)應(yīng)的中斷向量存儲(chǔ)起始地址之間的關(guān)系是：起始地址=4n最后一個(gè)地址=4n 3意味著中斷向量在由4n 4n 3指示的存儲(chǔ)單元中。例，在實(shí)模式下查找中斷服務(wù)程序入口地址的方法(例)，例假設(shè)在實(shí)地址模式下存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器00140H至00147H中的數(shù)據(jù)如右圖所示，并為中斷51H查找中斷服務(wù)程序入口地址。解決方案：(1)找到中斷向量的第一個(gè)地址和最后一個(gè)地址。從中斷類型號(hào)51H，我們可以知道中斷向量的第一個(gè)地址是51H4=144H(向左移動(dòng)兩位的方法)，最后一個(gè)地址是

9、51H4 3=147h。(2)從對(duì)應(yīng)于第一個(gè)和最后一個(gè)地址的四個(gè)單元中找出中斷向量。也就是說(shuō)，從00144H到00147H的內(nèi)容是中斷號(hào)51h的中斷向量可以與中斷向量組成和格式進(jìn)行比較，所以中斷服務(wù)程序的入口地址是段地址16偏移地址=45400H 3430H=48830H，解決方案，中斷向量組成和格式，返回，3，中斷向量設(shè)置方法一個(gè)DOS函數(shù)調(diào)用(21H)保存中斷向量AH=35H AL=中斷類型號(hào)INT 21H并發(fā)送3360BX=中斷向量獲取原始中斷向量，并保存原始中斷向量。DOS函數(shù)調(diào)用(21H)設(shè)置中斷向量AH=25H AL=中斷類型號(hào)ds3360dx=中斷向量int 21h mov ax

10、，segintr proc mov ds，ax mov dx。中斷向量設(shè)置方法(1):通過(guò)發(fā)送類指令直接設(shè)置中斷向量movax，0moves，axmobx，n * 4movex，offset intr procmovax :bx，ax；偏移地址(n * 4) movax，segintr proc movaes:bx2，ax；段地址(N * 4 2)國(guó)際號(hào)碼： IRET，3。中斷向量設(shè)置方法(2)，7.2.3 8086響應(yīng)中斷，中央處理器響應(yīng)中斷必須滿足以下條件：(1)中央處理器接收到中斷請(qǐng)求；(2)沒(méi)有直接存儲(chǔ)器存取請(qǐng)求；(3)當(dāng)前指令的執(zhí)行結(jié)束，(4)如果是INTR中斷請(qǐng)求，中央處理器還必須

11、打開一個(gè)中斷，即中斷標(biāo)志IF=1。滿足響應(yīng)條件后，進(jìn)入中斷響應(yīng)周期，中斷響應(yīng)操作由硬件自動(dòng)完成。8086中央處理器對(duì)不同類型中斷的響應(yīng)過(guò)程略有不同，主要是獲取中斷類型號(hào)的過(guò)程不同。它可以屏蔽中斷的響應(yīng)過(guò)程。(1)當(dāng)處理器收到中斷申請(qǐng)時(shí)，將在處理當(dāng)前指令后進(jìn)入響應(yīng)周期。(2)第二階段是中斷響應(yīng)周期，在此期間，中央處理器向外部中斷控制器發(fā)送兩個(gè)響應(yīng)脈沖信號(hào)INTA。第一個(gè)響應(yīng)脈沖通知中斷控制器它已經(jīng)響應(yīng)了外部中斷請(qǐng)求，并要求中斷控制器提供中斷類型號(hào)。在第二個(gè)響應(yīng)脈沖中，中央處理器獲取中斷類型號(hào)。(3)將標(biāo)志寄存器的內(nèi)容壓入堆棧保護(hù)，然后清除中頻和中頻標(biāo)志，以禁止INTR引腳、陷阱和單步中斷。(4)

12、按堆棧上的斷點(diǎn)地址。斷點(diǎn)地址：指中斷期間中央處理器要執(zhí)行的下一條指令對(duì)應(yīng)的邏輯地址。順序：先按斷點(diǎn)地址CS，然后按偏移地址EIP(或IP)。(5)在獲得中斷類型號(hào)n后，中央處理器通過(guò)中斷類型號(hào)和中斷服務(wù)程序入口地址之間的關(guān)系找出與該類型對(duì)應(yīng)的段基址和偏移地址，然后轉(zhuǎn)移到中斷服務(wù)程序入口地址。完成中斷響應(yīng)任務(wù)。7.3中斷控制器8259A，I. 8259A主要功能：(1)8位可編程中斷控制器，也稱為優(yōu)先級(jí)控制器(2)處理8級(jí)矢量?jī)?yōu)先級(jí)中斷(3)提供中斷類型號(hào)(4)8259A芯片級(jí)聯(lián)形成一個(gè)強(qiáng)大的中斷管理系統(tǒng)(多達(dá)64級(jí)外部中斷)。(5)可編程優(yōu)先級(jí)模式(6)多級(jí)中斷管理、7 . 3 . 1 825

13、9 a的引腳信號(hào)、連接到中央處理器的引腳D7D0為8位雙向數(shù)據(jù)線A0:端口選擇信號(hào)CS:芯片選擇信號(hào)RD和WR:讀/寫控制信號(hào)INTA:中斷響應(yīng)輸入信號(hào)INT:中斷請(qǐng)求輸出信號(hào)Pin IRi:8連接到中斷源：8中斷源中斷請(qǐng)求終端級(jí)聯(lián)擴(kuò)展引腳CAS0 CAS2級(jí)聯(lián)信號(hào)SP/EN:從芯片/緩沖區(qū)許可控制(1)無(wú)緩沖作為輸入：sp: 1=主芯片， 0=從芯片(2)緩沖為輸出：en: 1中央處理器寫入，0中央處理器讀取、7.3.2 8259A內(nèi)部結(jié)構(gòu)，中斷請(qǐng)求寄存器IRR，功能：記錄外部中斷源的中斷請(qǐng)求狀態(tài)。 狀態(tài)：1。相應(yīng)的引腳有中斷請(qǐng)求，但尚未響應(yīng)。0.相應(yīng)的引腳有中斷請(qǐng)求或已被響應(yīng)。寄存器位引腳

14、、中斷優(yōu)先級(jí)鑒別器PR和優(yōu)先級(jí)鑒別器PR用于確定存儲(chǔ)在與中斷so相對(duì)應(yīng)的IRR中的每個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)的優(yōu)先級(jí)中斷服務(wù)寄存器ISR，功能：記錄外部中斷源中斷應(yīng)用的服務(wù)狀態(tài)。狀態(tài)：1相應(yīng)引腳的中斷請(qǐng)求已被響應(yīng)(服務(wù))，服務(wù)尚未結(jié)束。0對(duì)應(yīng)引腳的中斷請(qǐng)求沒(méi)有響應(yīng)。寄存器位引腳，中斷屏蔽寄存器IMR，功能：設(shè)置外部中斷源的中斷屏蔽狀態(tài)。在狀態(tài)：1，相應(yīng)引腳的中斷被屏蔽。0對(duì)應(yīng)引腳的中斷未被屏蔽。請(qǐng)注意，在：中，只有當(dāng)IMRi的相應(yīng)位為0且中頻=1時(shí)，中央處理器才有可能響應(yīng)可屏蔽中斷。寄存器位引腳，數(shù)據(jù)總線緩沖器，這是一個(gè)三態(tài)雙向8位緩沖器，是8259A和中央處理器系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線之間的接口。數(shù)據(jù)總線緩沖器的

15、主要功能如下：(1)中央處理器通過(guò)數(shù)據(jù)總線緩沖器向8259A發(fā)送命令。(2)中央處理器接收8259A狀態(tài)信息。(3)在中斷響應(yīng)周期中，中央處理器獲得中斷類型號(hào)。讀/寫邏輯接收中央處理器發(fā)送的讀/寫控制信號(hào)、芯片選擇信號(hào)和地址選擇信號(hào)，并讀寫內(nèi)部寄存器。級(jí)聯(lián)緩沖器/比較器，用于存儲(chǔ)和比較級(jí)聯(lián)主從結(jié)構(gòu)(由兩個(gè)以上8259A組成的系統(tǒng))中每個(gè)8259A的從設(shè)備標(biāo)識(shí)?？刂七壿嫞刂七壿嬍强刂?259A所有內(nèi)部組件的主要邏輯電路。主要功能包括：(1)根據(jù)中央處理器為8259A編程的工作模式產(chǎn)生內(nèi)部控制信號(hào)。(2)如果中斷請(qǐng)求寄存器IRR有未屏蔽的位，控制邏輯發(fā)送一個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)int給對(duì)應(yīng)于當(dāng)時(shí)最高優(yōu)先

16、級(jí)中斷源的中央處理器。(3)接收中央處理器發(fā)送的中斷響應(yīng)信號(hào)，并允許設(shè)置中斷服務(wù)寄存器ISR的相應(yīng)位(ISRi)。(4)控制發(fā)出相應(yīng)的中斷類型號(hào)供中央處理器讀取。8259A工作過(guò)程，(2)如果發(fā)送了中斷應(yīng)用信號(hào)，并且中央處理器作出響應(yīng)，則在中央處理器中斷響應(yīng)周期內(nèi)發(fā)送中斷類型號(hào)。在中央處理器接收到INTR上的中斷應(yīng)用信號(hào)后，如果中頻標(biāo)志為0，則中央處理器不響應(yīng)中斷應(yīng)用信號(hào)，即中斷應(yīng)用被中頻屏蔽。如果中頻標(biāo)志為1，處理當(dāng)前指令后，進(jìn)入中斷響應(yīng)周期：通過(guò)INTA引腳發(fā)出兩個(gè)負(fù)脈沖信號(hào)，從數(shù)據(jù)總線獲得中斷類型號(hào)，進(jìn)入中斷響應(yīng)過(guò)程。8259A中斷響應(yīng)周期、Cas0cas2、D0D7、SP/EN，在第二個(gè)周期中，T1 T2 T3 T4、8259A、LOCK、2。在什么情況下ISR=FFH？3.FFH，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)會(huì)發(fā)生什么？4.內(nèi)部收益率=0ah和內(nèi)部收益率=0ah可能嗎？參考答案：1。所有八個(gè)中斷源都有請(qǐng)求，但沒(méi)有一個(gè)得到中央處理器的響應(yīng)。2.從最低優(yōu)先級(jí)到最高優(yōu)先級(jí)進(jìn)入中斷服務(wù)程序，但沒(méi)有一個(gè)程序完成中斷處理。(8級(jí)中斷嵌套)3。系統(tǒng)將癱瘓(禁止所有硬件中斷)。4.ISR=0AH可能表示對(duì)應(yīng)于IR1和IR3的中斷請(qǐng)求已被響應(yīng)，但尚未完成。此時(shí)，IR1和IR3已重新應(yīng)用，但尚未響應(yīng)。7.3.3工作模式、優(yōu)先模式、中