1、第六章 中 斷 技 術(shù),主 要 內(nèi) 容,一、中斷的基本概念 二、 8086CPU的中斷系統(tǒng) 三、8086系統(tǒng)中 INTR中斷的處理,中斷控制方式的特點(diǎn) 中斷系統(tǒng)的功能及相關(guān)概念 中斷處理過程 與子程序調(diào)用的區(qū)別,中斷源及其優(yōu)先級(jí)的定義 中斷向量表的使用 中斷全過程,INTR中斷的優(yōu)先級(jí)判決 INTR中斷響應(yīng)周期 INTR中斷接口芯片8259A,檢測(cè)、響應(yīng)、服務(wù),檢測(cè)、排隊(duì)、響應(yīng)、處理、返回,中斷控制方式的特點(diǎn),可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)故障處理 可以實(shí)現(xiàn)CPU與外設(shè)及外設(shè)與外設(shè)之間的并行工作,CPU處理流程,中斷服務(wù)程序,非預(yù)料事件,外部設(shè)備,NMI,INTR,INTA,中斷系統(tǒng)的功能主要包括以下兩個(gè)方面：

2、能實(shí)現(xiàn)中斷（響應(yīng)、服務(wù)）及中斷返回；能進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排隊(duì)和嵌套處理。,中 斷 系 統(tǒng),中斷系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)中斷功能的軟、硬件的總稱。中斷系統(tǒng)一般包括CPU內(nèi)部配置的中斷機(jī)構(gòu)、外設(shè)接口中設(shè)計(jì)的中斷控制器及各類中斷服務(wù)子程序。 中斷源，中斷類型號(hào)，中斷向量 中斷優(yōu)先級(jí)，中斷嵌套，中斷屏蔽 斷點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng),8086系統(tǒng)中斷源的定義 8086系統(tǒng)中斷優(yōu)先級(jí)的定義,8086系統(tǒng)中中斷源及其優(yōu)先級(jí)的定義,其它可能自動(dòng)產(chǎn)生的中斷,執(zhí)行中斷指令I(lǐng)NT n、INTO等,8086系統(tǒng)中規(guī)定中斷源的優(yōu)先級(jí)順序?yàn)椋▋?yōu)先權(quán)依次降低）：被0除中斷、INT n指令、INTO指令、NMI中斷、INTR中斷、單步中斷。,CPU內(nèi)的中

3、斷控制邏輯,NMI中斷接口,自動(dòng)產(chǎn)生的 軟件中斷,用戶調(diào)用的軟件中斷,I N T R 中 斷 接 口,IRQ1鍵盤,IRQ2彩色/圖形接口,IRQ3保留(串口),IRQ4串口,IRQ5保留(并口),IRQ0系統(tǒng)定時(shí)器,IRQ7 并口,IRQ6軟盤,RAM校驗(yàn)錯(cuò),I/O校驗(yàn)錯(cuò),電源故障,INT n,除法錯(cuò) 斷點(diǎn) 單步（TF） 溢出（OF）,8086系統(tǒng)采用向量式中斷， 8086系統(tǒng)中主存最低的1KB空間（000H 3FFH）被用來存放各中斷向量，這就是中斷向量表。 中斷向量表中內(nèi)容分為256項(xiàng)，分別對(duì)應(yīng)256個(gè)中斷類型號(hào)；表中每一項(xiàng)為一個(gè)中斷向量，占用4個(gè)字節(jié)，其中高兩個(gè)字節(jié)存放段基址CS、低兩

4、個(gè)字節(jié)存放偏移量IP，由此轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序。 中斷類型號(hào)n與對(duì)應(yīng)的中斷向量存放地址m之間的關(guān)系，即m4*n。 中斷索引過程：根據(jù)中斷類型號(hào)找到中斷向量的過程。,8086系統(tǒng)的中斷向量表,04號(hào)為 8086CPU專用中斷,05H3FH號(hào)包括 DOS及BIOS中斷,40H0FFH號(hào)為 用戶可用中斷,中斷類型號(hào)n3FH,000FCH000FFH,被0除中斷 單步中斷 NMI中斷 ,00004H00007H,00008H0000BH,003FCH, 00003H,中斷向量表在存儲(chǔ)器的最低1KB中，每4個(gè)字節(jié)存放一個(gè)中斷向量，共可存放256個(gè)向量。 向量地址=中斷類型號(hào)4,類型8中斷向量在中斷向量表中的

5、地址是什么？ 類型21H中斷向量在中斷向量表中的地址是什么？,中斷向量表的作用是什么？它放在內(nèi)存的什么區(qū)域內(nèi)？中斷向量表中的什么地址用于類型3的中斷？ 設(shè)類型2的中斷服務(wù)程序的起始地址為0485H：0016H，它在中斷向量表中如何存放？ 若中斷向量表中地址為0040H中存放240BH，0042H單元里存放的是D169H，試問： （1）這些單元對(duì)應(yīng)的中斷類型是什么？ （2）該中斷服務(wù)程序的起始地址是什么？,8086系統(tǒng)的中斷全過程,中斷請(qǐng)求的檢測(cè) 中斷優(yōu)先級(jí)的判決 中斷響應(yīng)(索引)過程 中斷處理過程 中斷返回過程,可用硬件或軟件實(shí)現(xiàn)；8086CPU內(nèi)部的中斷優(yōu)先級(jí)判斷由硬件電路自動(dòng)完成。,指CP

6、U從確定響應(yīng)目標(biāo)到轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)子程序入口的過程。這個(gè)過程是由CPU內(nèi)部的硬件電路自動(dòng)完成的，主要包括獲取中斷類型碼，保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)和斷點(diǎn)，獲取中斷向量三個(gè)步驟。,中斷服務(wù)子程序的執(zhí)行過程（可能嵌套）,執(zhí)行IRET指令的過程，包括斷點(diǎn)恢復(fù)和現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)。該過程是由CPU自動(dòng)完成的。,當(dāng)前指令執(zhí)行完畢,中斷響應(yīng)的3個(gè)基本條件,8086中斷響應(yīng)的三個(gè)基本條件,當(dāng)前指令執(zhí)行完畢：一般情況下，CPU總是在當(dāng)前指令執(zhí)行完畢并且沒有更緊迫的任務(wù)時(shí)才能響應(yīng)中斷請(qǐng)求。 接受到中斷請(qǐng)求信號(hào)：其隱含的意義是，中斷請(qǐng)求信號(hào)要能夠送到CPU，并可能需要維持直到CPU檢測(cè)或響應(yīng)。 允許中斷：對(duì)INTR中斷來說有兩方面的含義，一是中

7、斷允許位IF被置1，二是沒有更高級(jí)的中斷正在被響應(yīng)。,8086系統(tǒng)中INTR中斷的優(yōu)先級(jí)判決,一個(gè)系統(tǒng)中可能有很多外設(shè)，而CPU只有一個(gè)INTR引腳。在可能有多個(gè)外設(shè)同時(shí)發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)的系統(tǒng)中，應(yīng)該設(shè)置外設(shè)的優(yōu)先級(jí)判斷機(jī)制。,軟件查詢 硬件排隊(duì) 可編程中斷管理芯片,簡單易修改，先查詢的優(yōu)先級(jí)別就高。但占用CPU時(shí)間，且中斷源較多時(shí)響應(yīng)慢。,中斷響應(yīng)速度快，CPU利用率高；但成本高，且硬件一旦確定后中斷源的優(yōu)先級(jí)別不可更改。,（如中斷優(yōu)先權(quán)編碼電路和菊花鏈?zhǔn)脚抨?duì)電路）,結(jié)合了軟件判優(yōu)和硬件判優(yōu)的特點(diǎn)。,（如Intel8259）,中 斷 嵌 套,中斷嵌套的條件： 1）中斷服務(wù)子程序1執(zhí)行過程中允

8、許中斷； 2）新到來的中斷應(yīng)比原中斷的優(yōu)先級(jí)高； 注：為保護(hù)主程序及各級(jí)中斷服務(wù)程序的數(shù)據(jù)不被破壞，所有中斷服務(wù)程序均應(yīng)進(jìn)行保護(hù)及恢復(fù)操作；,INTR中斷響應(yīng)周期,8086在第一個(gè)總線周期的T2時(shí)刻發(fā)出有效的中斷響應(yīng)信號(hào)（/INTA），通知接口電路準(zhǔn)備中斷類型號(hào)； 8086在第二個(gè)總線周期的T2時(shí)刻再次發(fā)出有效的中斷響應(yīng)信號(hào)（/INTA），并于T4時(shí)刻從DB獲取中斷類型號(hào)；,中斷類型號(hào),INTA,CLK,AD7AD0,T1,T2,T3,T4,第一個(gè)總線周期,T1,T2,T3,T4,第二個(gè)總線周期,8086CPU通過兩個(gè)總線周期從接口電路獲取最高優(yōu)先級(jí)的INTR中斷類型號(hào)。,中斷處理過程 一、C

9、PU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,中斷處理過程的流程圖,二、CPU對(duì)中斷響應(yīng)和處理 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 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,8086系統(tǒng)的中斷全過程,中斷請(qǐng)求的檢測(cè) 中斷優(yōu)先級(jí)的判決 中斷響應(yīng)(索引)過程 中斷處理過程 中斷返回過程,可用硬件或軟件實(shí)現(xiàn)；8086CPU內(nèi)部的中斷優(yōu)先級(jí)判斷由硬件電路自動(dòng)完成。,指CPU從確定響應(yīng)目標(biāo)到轉(zhuǎn)到中

10、斷服務(wù)子程序入口的過程。這個(gè)過程是由CPU內(nèi)部的硬件電路自動(dòng)完成的，主要包括獲取中斷類型碼，保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)和斷點(diǎn)，獲取中斷向量三個(gè)步驟。,中斷服務(wù)子程序的執(zhí)行過程,執(zhí)行IRET指令的過程，包括斷點(diǎn)恢復(fù)和現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)。該過程是由CPU自動(dòng)完成的。,當(dāng)前指令執(zhí)行完畢,一片8259管理8級(jí)中斷，不增加其它任何電路時(shí)可用9片8259 級(jí)聯(lián)構(gòu)成64級(jí)的主從式中斷系統(tǒng)； 具中斷判優(yōu)邏輯，對(duì)任一級(jí)中斷都可以單獨(dú)屏蔽或允許； 中斷響應(yīng)后，能將用戶預(yù)置的中斷類型號(hào)自動(dòng)提供給CPU； 可通過編程選擇其工作方式（即可程控），包括設(shè)置優(yōu)先級(jí)、中斷觸發(fā)方式、中斷響應(yīng)方式、中斷嵌套方式、中斷結(jié)束方式、總線連接方式等。,利用可編程中

11、斷控制器8259A管理外部INTR中斷,Intel 8259A的基本功能 Intel8259A的應(yīng)用,判斷中斷請(qǐng)求信號(hào)是否有效； 進(jìn)行優(yōu)先級(jí)判別以確定是否將INT信號(hào)送給CPU ； 在中斷請(qǐng)求被響應(yīng)后負(fù)責(zé)將中斷類型號(hào)送給CPU； 在CPU處理中斷的過程中繼續(xù)負(fù)責(zé)管理外部中斷請(qǐng)求；,X86系列微機(jī)的中斷控制邏輯,其中可供用戶開發(fā)使用的只有INTR中斷，而其中大部分也已被系統(tǒng)使用（如鍵盤中斷、串口中斷等）； INTR中斷由8259A管理，用戶擴(kuò)展外設(shè)只能使用IRQ9、IRQ10、IRQ11、IRQ12和IRQ15等幾個(gè)引腳。 用戶需從硬、軟件兩個(gè)方面設(shè)計(jì)開發(fā)INTR中斷接口。,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；