1、第8章 中斷系統(tǒng),8.1 中斷的基本概念 8.2 8086的中斷結(jié)構(gòu) 8.3 可編程中斷控制器8259A 8.4 *中斷調(diào)用,8.1 中斷的基本概念,8.1.1.中斷及中斷源 中斷 中斷源 中斷系統(tǒng) 8.1.2 中斷處理過程 中斷請求 中斷判優(yōu) 中斷響應(yīng) 中斷處理 中斷返回 8.1.3 中斷嵌套,返 回,8.1.1 中斷、中斷源及中斷系統(tǒng),1.中斷 在CPU正常運(yùn)行程序時(shí)，由于內(nèi)部事件、外部事件或由程序預(yù)先安排的事件所引起的CPU暫時(shí)停止正在運(yùn)行的程序，而轉(zhuǎn)去執(zhí)行請求CPU服務(wù)的內(nèi)部/外部事件或預(yù)先安排事件的服務(wù)程序，待服務(wù)程序處理完畢后又返回去繼續(xù)執(zhí)行被暫停的程序 2.中斷源 發(fā)出中斷請求的

2、外部設(shè)備或引起中斷的內(nèi)部原因稱為中斷源 常見的中斷源有 （1）故障中斷，如電源掉電、內(nèi)存奇偶錯(cuò)等； （2）軟件中斷，如CPU執(zhí)行某些指令或操作引起的中斷等； （3）輸入輸出設(shè)備中斷，如打印機(jī)、CRT、磁盤等； （4）實(shí)時(shí)時(shí)鐘，如定時(shí)器提供的實(shí)時(shí)信號等。 3.中斷系統(tǒng) 中斷系統(tǒng)的功能是指實(shí)現(xiàn)中斷功能的軟硬件系統(tǒng)。 正確識別中斷請求，實(shí)現(xiàn)中斷響應(yīng)、中斷處理及中斷返回 實(shí)現(xiàn)中斷優(yōu)先級排隊(duì) 實(shí)現(xiàn)中斷嵌套,返 回,8.1.2 中斷處理過程,中斷請求 中斷判優(yōu) 中斷響應(yīng) 中斷處理 中斷返回,1中斷請求 中斷請求是中斷過程的第一步。中斷源產(chǎn)生中斷請求的條件，因中斷源而異 2中斷判優(yōu) 由于中斷產(chǎn)生的隨機(jī)性，可

3、能出現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上的中斷源同時(shí)提出中斷請求的情況。這時(shí)就必須要求設(shè)計(jì)者事先根據(jù)中斷源的輕重緩急，給每個(gè)中斷源確定一個(gè)中斷級別優(yōu)先權(quán)。 3中斷響應(yīng) 中斷優(yōu)先權(quán)確定后，發(fā)出中斷申請的中斷源中優(yōu)先權(quán)最高的中斷請求就被送到CPU的中斷請求引腳上。,返 回,4中斷處理 中斷處理通常是由中斷服務(wù)程序完成的。中斷服務(wù)程序一般按下面模式設(shè)計(jì) （1）保護(hù)現(xiàn)場 （2）執(zhí)行中斷服務(wù)程序 （3）恢復(fù)現(xiàn)場 5中斷返回 通常在中斷返回前，要求執(zhí)行一條開中斷指令，以便讓CPU能再次響應(yīng)中斷，然后執(zhí)行中斷返回指令，返回到原程序的中斷斷點(diǎn)處繼續(xù)原程序的執(zhí)行。,籃球比賽的暫停（中斷）,L.A Lakers 的Coach Joh

4、nson覺得比分落后了，于是他（相當(dāng)于一個(gè)外部設(shè)備）向當(dāng)值裁判（cpu）提出暫停（中斷）的要求。,8.1.3 中斷嵌套,一個(gè)中斷請求尚未處理完，又轉(zhuǎn)而處理新的中斷請求，稱為中斷的多級嵌套或稱為多級中斷,返 回,8.2 8086的中斷結(jié)構(gòu),8.2.1 8086的中斷類型 外部中斷 內(nèi)部中斷 8.2.2 中斷向量和中斷向量表 8.2.3 中斷向量的裝入 8.2.4 8086的中斷響應(yīng)過程 外部中斷響應(yīng)過程 內(nèi)部中斷響應(yīng)過程,返 回,8.2.1 8086的中斷類型,外部中斷是由外部硬件請求產(chǎn)生的中斷，所以又稱為硬件中斷。 內(nèi)部中斷是由指令的執(zhí)行或者軟件對標(biāo)志寄存器中某個(gè)標(biāo)志的設(shè)置產(chǎn)生的中斷，所以又稱

5、為軟件中斷。,1外部中斷,（1）非屏蔽中斷NMI。用戶不能用軟件屏蔽的中斷。 （2）可屏蔽中斷INTR。8086的INTR中斷請求信號來自中斷控制器8259A，是電平觸發(fā)方式，高電平有效。,2內(nèi)部中斷,（1）專用中斷。 在中斷向量表中，類型號04中除了類型號2的NMI非屏蔽中斷外，其余均為專用的軟件中斷，它們通常是由某個(gè)標(biāo)志位引起的中斷。 0型中斷除法出錯(cuò)中斷。 1型中斷單步中斷。 3型中斷斷點(diǎn)中斷（INT）。 4型中斷溢出中斷（INTO指令） （2）指令中斷 INT n指令，其類型號就是給定的n。,返 回,8.2.2 中斷向量和中斷向量表,中斷向量是中斷服務(wù)程序的入口地址。 把系統(tǒng)中所有的中

6、斷向量集中起來放到存儲器的某一區(qū)域內(nèi)，這個(gè)存放中斷向量的存儲區(qū)就叫中斷向量表或中斷服務(wù)程序入口地址表。 中斷向量表的每一個(gè)向量的序號就是中斷類型號，共256個(gè)中斷類型。 中斷向量在表中的位置稱為中斷向量地址 中斷向量地址中斷類型號4,返 回,8.2.3 中斷向量的裝入,中斷向量并非常駐內(nèi)存，而是開機(jī)上電時(shí)，由程序裝入內(nèi)存指定的中斷向量表中。系統(tǒng)配置和使用的中斷所對應(yīng)的中斷向量由系統(tǒng)軟件負(fù)責(zé)裝入。若系統(tǒng)中（如單板機(jī)）未配置系統(tǒng)軟件，就要由用戶自行裝入中斷向量。,例8-1,用MOV指令寫入中斷向量。 假設(shè)中斷向量號為60H，中斷服務(wù)程序的段基址是SEG_INTR，偏移地址是OFFSET_INTR

7、CLI ;關(guān)中斷 CLD ;內(nèi)存地址加1 MOV AX，0 MOV ES，AX ;給ES賦值為0 MOV DI，60H*4 ;中斷向量指針DI MOV AX，OFFSET_INTR ; 中斷服務(wù)程序偏移值A(chǔ)X STOSW ;AXDIDI+1中，然后DI2 MOV AX，SEG_INTR ; 中斷服務(wù)程序的段基址AX STOSW ;AXDI+2DI+3 STI ; 開中斷 ,例8-2,將中斷服務(wù)程序的入口地址直接寫入中斷向量表。 MOV AX，00H MOV ES，AX MOV BX，60H*4 ；中斷號4BX MOV AX，OFFSET_INTR ；中斷服務(wù)程序偏移值A(chǔ)X MOV ES：BX，

8、AX ；裝入偏移地址 MOV AX，SEG_INTR ；中斷服務(wù)程序的段基址AX MOV ES：BX+2，AX ；裝入段基址 ,返 回,8.2.4 8086的中斷響應(yīng)過程,1內(nèi)部中斷響應(yīng)過程 2外部中斷響應(yīng)過,1內(nèi)部中斷響應(yīng)過程,過程： （1）將類型號乘4，計(jì)算出中斷向量的地址； （2）CPU的標(biāo)志寄存器入棧，以保護(hù)各個(gè)標(biāo)志位，此操作類似于PUSHF指令。 （3）清除IF和TF標(biāo)志，屏蔽新的INTR中斷和單步中斷。 （4）保存斷點(diǎn)，即把斷點(diǎn)處的IP和CS值壓入堆棧，先壓入CS值，再壓入IP值。 （5）根據(jù)第一步計(jì)算出來的地址從中斷向量表中取出中斷服務(wù)程序的入口地址（段和偏移），分別送至CS和I

9、P中。 （6）轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序執(zhí)行。 特點(diǎn)： 中斷由CPU內(nèi)部引起，中斷類型號的獲得與外部無關(guān)，CPU不需要執(zhí)行中斷響應(yīng)周期去獲得中斷類型號。 除單步中斷處，內(nèi)部中斷無法用軟件禁止，不受中斷允許標(biāo)志IF的影響。 內(nèi)部中斷何時(shí)發(fā)生是可以預(yù)測的，這有點(diǎn)類似于子程序調(diào)用。,2外部中斷響應(yīng)過程,（1）非屏蔽中斷響應(yīng)。 NMI中斷不受IF標(biāo)志的影響，也不用外部接口給出中斷類型號，CPU響應(yīng)NMI中斷時(shí)也沒有中斷響應(yīng)周期。 （2）可屏蔽中斷響應(yīng)。 當(dāng)INTR信號有效時(shí)，如果中斷允許標(biāo)志IF1，則CPU就在當(dāng)前指令執(zhí)行完畢后，產(chǎn)生兩個(gè)連續(xù)的中斷響應(yīng)總線周期。,中斷響應(yīng)和中斷處理流程,返 回,8.3 可編程中

10、斷控制器8259A,8.3.1 8259A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳特性 8.3.2 8259A的工作過程 8.3.3 8259A的工作方式 8.3.4 8259A的級聯(lián)電路 8.3.5 8259A的編程命令 8.3.6 8259A編程舉例,返 回,18259A的內(nèi)部結(jié)構(gòu),28259A的引腳特性,返 回,8.3.2 8259A的工作過程,1中斷源通過IR0IR7向8259A發(fā)中斷請求，使得8259A的中斷請求寄存器IRR的相應(yīng)位置1。 2IRR中經(jīng)中斷屏蔽寄存器IMR允許后的置位位進(jìn)入優(yōu)先權(quán)判別器PR，PR將其中最高優(yōu)先權(quán)的中斷請求從INT輸出，送至CPU的INTR端。 3若CPU處于開中斷狀態(tài)，則在當(dāng)

11、前指令執(zhí)行結(jié)束后，啟動中斷響應(yīng)總線操作，發(fā)出兩個(gè)負(fù)脈沖作為響應(yīng)信號。 48259A接收到第一個(gè)負(fù)脈沖，完成如下工作： （1）使ISR相應(yīng)位置1，表示CPU已為該中斷請求服務(wù)。 （2）使IRR的相應(yīng)位清0。 58259A接收到第二個(gè)負(fù)脈沖，將中斷類型號送上數(shù)據(jù)總線。中斷類型號由用戶編程和中斷請求引腳IRi的序號i共同決定（CPU讀取中斷類型號，經(jīng)響應(yīng)過程后，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，直到服務(wù)結(jié)束返回）。 6若8259A工作在自動結(jié)束中斷方式AEOI，則8259A清除ISR的相應(yīng)位，否則直至中斷服務(wù)結(jié)束，發(fā)出EOI命令，才能使ISR中的相應(yīng)位清0。,返 回,8.3.3 8259A的工作方式,8259A有多

12、種工作方式，這些工作方式可以通過初始化命令字（ICW1ICW4）和操作命令字（OCW1OCW4）來設(shè)置。,1中斷屏蔽方式,（1）普通屏蔽方式。利用操作命令字OCW1，使屏蔽寄存器IMR中的一位或數(shù)位置1來屏蔽一個(gè)或數(shù)個(gè)中斷源的中斷請求。 （2）特殊屏蔽方式。在某些場合，執(zhí)行某一個(gè)中斷服務(wù)程序時(shí)，要求允許另一個(gè)優(yōu)先級比它低的中斷請求被響應(yīng)，此時(shí)可采用特殊屏蔽方式。,2中斷嵌套方式,（1）全嵌套方式。 中斷優(yōu)先級按IR0IR7順序進(jìn)行排隊(duì)，并且只允許中斷級別高的中斷源去中斷級別低的中斷服務(wù)程序，但不能相反。 在對8259A進(jìn)行初始化以后，沒有設(shè)置其他優(yōu)先級方式，則自動按此方式工作。 （2）特殊全嵌

13、套方式。 當(dāng)執(zhí)行某一級中斷服務(wù)程序時(shí)，可響應(yīng)同級的中斷請求，從而實(shí)現(xiàn)對同級中斷請求的特殊嵌套。 特殊全嵌套方式用于多片級聯(lián)。,3優(yōu)先級控制方式,（1）優(yōu)先級自動循環(huán)方式。 優(yōu)先級順序不是固定不變的，一個(gè)設(shè)備得到中斷服務(wù)后，其優(yōu)先級自動降為最低。其初始的優(yōu)先級順序規(guī)定為IR0，IR1，IR2，IR7 用于系統(tǒng)中多個(gè)中斷源優(yōu)先級相等的場合 （2）優(yōu)先級特殊循環(huán)方式。 其初始的優(yōu)先級不是固定IR0為最高，然后開始循環(huán)，而是由程序指定IR0IR7中任意一個(gè)為最高優(yōu)先級，然后再按順序自動循環(huán)，決定優(yōu)先級。,4中斷結(jié)束方式,（1）自動中斷結(jié)束方式。 在中斷服務(wù)程序中，中斷返回之前，不需要發(fā)出中斷結(jié)束命令就

14、會自動清除該中斷源所對應(yīng)的ISR位（實(shí)際上在CPU發(fā)出第二個(gè)INTA信號時(shí)，8259即自動清除ISR中的對應(yīng)位）。 用在多個(gè)中斷不會嵌套的系統(tǒng)中。 （2）非自動中斷結(jié)束方式。 在中斷服務(wù)程序返回之前，必須發(fā)中斷結(jié)束命令才能使ISR中的當(dāng)前服務(wù)位清除。,返 回,8.3.4 8259A的級聯(lián)電路,返 回,8.3.5 8259A的編程命令,初始化命令字ICW:初始化命令字是由8259A初始化程序填寫的，且在整個(gè)系統(tǒng)工作過程中保持不變。 操作命令字OCW：若希望改變初始化的8259A中斷控制方式，或?yàn)榱似帘文承┲袛啵驗(yàn)榱俗x出8259A的一些狀態(tài)信息，則必須繼續(xù)向8259A寫入操作命令字OCW。,1初

15、始化命令字ICW,初始化命令字ICW1 初始化命令字ICW2 初始化命令字ICW3 初始化命令字ICW4,（1）操作命令字OCW1屏蔽操作命令字,（2）操作命令字OCW2中斷方式命令字,（3）操作命令字OCW3狀態(tài)操作命令字,（2）操作命令字OCW,返 回,8.3.6 8259A編程舉例,例8-3 以IBM PC/AT（80286）微機(jī)中的8259A為例說明其初始化編程方法。,（1）分析,在286以上的PC機(jī)中，共使用了兩片8259A（新型的PC中已將中斷控制器集成到了芯片組中，但功能上與8259A完全兼容），兩片級聯(lián)使用，共可管理15級中斷。主片8259A的IRQ2（即IR2）中斷請求端用于

16、級聯(lián)從片8259A，所以相當(dāng)于主片的IRQ2又?jǐn)U展了8個(gè)中斷請求端IRQ8IRQ15。中斷向量地址指針 主片8259A的端口地址為20H、21H，中斷類型號為08H0FH，從片8259A的端口地址為A0H、A1H，中斷類型號為70H77H。 主片的8級中斷已全被系統(tǒng)使用（其中IRQ2被從片占用），從片尚保留4級未用。其中IRQ0用于日歷時(shí)鐘中斷（08H），IRQ1用于鍵盤中斷（09H）。 擴(kuò)展的IRQ8用于實(shí)時(shí)時(shí)鐘中斷，IRQ13來自協(xié)處理器80287。除上述中斷請求信號外，所有其它的中斷請求信號都來自I/O通道的擴(kuò)展板,（2）設(shè)計(jì), 8259A初始化編程 ；主片8259A的初始化 MOV A

17、L，11H ；寫入ICW1，設(shè)定邊沿觸發(fā)，級聯(lián)方式 OUT 20H，AL JMP INTR1 ；延時(shí)，等待8259A操作結(jié)束，下同 INTR1：MOV AL，08H ；寫入ICW2，設(shè)定IRQ0的中斷類型號為08H OUT 21H，AL JMP INTR2 INTR2：MOV AL，04H ；寫入ICW3，設(shè)定主片IRQ2級聯(lián)方式 OUT 21H，AL JMP INTR3 INTR3：MOV AL，11H ；寫入ICW4，設(shè)定特殊全嵌套方式，一般EOI方式 OUT 21H，AL ；從片8259A的初始化 MOV AL，11H ；寫入ICW1，設(shè)定邊沿觸發(fā)，級聯(lián)方式 OUT 0A0H，AL JM

18、P INTR5 INTR5：MOV AL，70H ；寫入ICW2，設(shè)定從片IR0，即IRQ8的中斷類型號為70H OUT 0A1H，AL JMP INTR6 INTR6：MOV AL，02H ；寫入ICW3，設(shè)定從片級聯(lián)到主片的IRQ2 OUT 0A1H，AL JMP INTR7 INTR7：MOV AL，01H ；寫入ICW4，設(shè)定普通全嵌套方式，一般EOI方式 OUT 0A1H，AL , 級聯(lián)工作編程,；讀ISR的內(nèi)容 MOV AL，0BH ；寫入OCW3，讀ISR命令 OUT 0A0H，AL NOP ；延時(shí)，等待8259A操作結(jié)束 IN AL，0A0H ；讀出ISR ；向從片發(fā)EOI命令

19、 MOV AL，20H OUT 0A0H，AL ；寫從片EOI命令 ；向主片發(fā)EOI命令 MOV AL，20H OUT 20H，AL ；寫主片EOI命令 ,返 回,8.4 中斷調(diào)用,8.4.1 DOS和BIOS中斷的調(diào)用方法 8.4.2 DOS和BIOS中斷調(diào)用舉例 字符設(shè)備I/O控制 文件管理 定時(shí)系統(tǒng) 中斷向量的修改 顯示器的BIOS調(diào)用 磁盤的BIOS調(diào)用 鍵盤的BIOS調(diào)用 打印機(jī)的BIOS調(diào)用,返 回,8.4.1 DOS 和BIOS 中斷的調(diào)用方法,1. 將入口參數(shù)送入指定的調(diào)用寄存器，如果沒有入口參數(shù)，就不需要這一步。 2將功能號送入AH寄存器，將子功能號送入AL寄存器，如果沒有子

20、功能號，不需要送AL。 3產(chǎn)生一個(gè)軟中斷INT n ，轉(zhuǎn)入子程序入口。 4通過CPU的返回寄存器返回中斷處理結(jié)果出口參數(shù)。如果沒有返回值，也就不需要返回寄存器。,例8-4,使用INT 21H 的2BH系統(tǒng)功能設(shè)置日期為2004年5月1日。 MOV DL，1 ；入口參數(shù)送入指定寄存器：把日子放入DL中 MOV DH，5 ；把月份放入DH中 MOV CX，2004 ；把年份放入CX中，CX中的年份值是以1980為基準(zhǔn)的偏移值 SUB CX，1980 ；減去1980才為年份設(shè)定值 MOV AH，2BH ；設(shè)置日期功能號送入AH寄存器 INT 21H ；執(zhí)行DOS調(diào)用 CMP AL，0FFH ；根據(jù)出

21、口參數(shù)AL=00H，設(shè)置成功；AL=FFH，判斷失敗 JE ERROR ；不成功，轉(zhuǎn)錯(cuò)誤處理 ；成功，往下執(zhí)行 ERROR：（略）,返 回,8.4.2 DOS系統(tǒng)功能調(diào)用,字符設(shè)備I/O控制 文件管理 定時(shí)系統(tǒng) 中斷向量的修改,表8-2 字符設(shè)備的系統(tǒng)功能,例8-5,從鍵盤輸入一個(gè)字符，并同時(shí)在顯示屏上輸出，當(dāng)鍵入字符$時(shí)，則停止操作。 DON1： MOV AH，O1H ；置單字符輸入 INT 21H CMP AL，$ ；是結(jié)束字符嗎 JZ DON2 ；是，轉(zhuǎn)向DON2 MOV DL，AL MOV AH，02H ；顯示輸出字符 INT 21H JMP DON1 DON2： INT 0 ；程序結(jié)

22、束,例8-6,從鍵盤輸入一串字符，并在顯示屏上顯示出來。注意09H功能顯示字符串時(shí)是以$符號結(jié)束的，因此，要顯示的字符串一律以$結(jié)尾 DATA SEGMENT BUFSIZE DB 50 ；最多可鍵入50個(gè)字符 ACTLEN DB ？ ；實(shí)際鍵入的字符數(shù) CHRAS DB 50 DUP（20H） ；實(shí)際鍵入的字符從此開始存放 DB $ ；為顯示而加的字符串結(jié)束符 DATA ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS：CODE，DS：DATA MOV DX，OFFSET BUFSIZE；鍵入緩沖區(qū)起始偏移地址送DX MOV AH，0AH ；字符串輸入功能 INT 21H ；輸入字符串

23、并放入緩沖區(qū) MOV DX，OFFSET CHARS ；輸入的字符串起始地址送DX MOV AH，09H ；字符串顯示功能 INT 21H ；顯示鍵入的字符串 ,2. 文件管理,表8-3 文件管理的DOS系統(tǒng)功能,例8-7,在磁盤中建立一個(gè)文件，并顯示完成的結(jié)果。假設(shè)BUF1中存放正常信息，BUF2中存放錯(cuò)誤信息 LEA DX，F(xiàn)ILEBUF MOV CX，0 MOV AH，3CH ；建立文件 INT 21H JC ERROR LEA DX，BUF1 ；無錯(cuò)，提示正常信息 MOV AH，09H INT 21H JMP DON ERROR：LEA DX，BUF2 ；有錯(cuò)，提示錯(cuò)誤信息 MOV A

24、H，09H INT 21H DON： INT 0 ；程序結(jié)束,例8-8,打開某文件，并向其中寫入內(nèi)容。 LEA DX，F(xiàn)ILENAME MOV AL，1 ；置寫方式 MOV AH，3DH ；打開文件 INT 21H DON1：LEA DX，F(xiàn)ILEBUF ；字符串輸入 MOV AH，0AH INT 21H MOV CH，0 MOV CL，F(xiàn)ILEBUF+1 ；實(shí)際輸入個(gè)數(shù) CMP CL，0 JZ DON2 MOV BX，文件代碼號 LEA DX，F(xiàn)ILEBUF+2 MOV AH，40H ；寫入文件 INT 21H DON2：MOV AH，3EH ；關(guān)閉文件 MOV BX，文件代碼號 INT 2

25、1H DON3：INT 0 ；程序結(jié)束,3定時(shí)系統(tǒng),表8-4 定時(shí)系統(tǒng)的DOS系統(tǒng)功能,例8-9,設(shè)置22：10：25時(shí)間 MOV CH，22 ；小時(shí)值送入CH MOV CL，10 ；分值送入CL MOV DH，25 ；秒值送入DH MOV DL，00 ；1%秒值送入DL MOV AH，2DH ；設(shè)置時(shí)間功能號 INT 21H ；執(zhí)行DOS調(diào)用 CMP AH，0FFH ；設(shè)置成功否 JE ERROR ；不成功，轉(zhuǎn)出錯(cuò)處理 ；成功，繼續(xù)執(zhí)行 ERROR：（略）,4中斷向量的修改,中斷向量的修改步驟如下： （1）用35H號功能，獲取原中斷向量，并保存在字變量中。 （2）用25H號功能，設(shè)置新中斷向量，取代原中斷向量，以便當(dāng)中斷發(fā)生后，轉(zhuǎn)移到新的中斷服務(wù)程序中。 （3）新中斷服務(wù)程序完畢后，利用25號功能恢復(fù)原中斷向量。,表8-5 中斷向量修改的DOS系統(tǒng)功能,例8-10,假設(shè)原中斷程序的中斷類型號為n，新中斷程序的入口地址的段基址為SEG_INTR，偏移地址為OFFSET_INTR MOV AH，35H ；取原中斷向量 MOV AL，n INT 21H MOV OLD_OFF，BX MOV BX，ES MOV OLD_SEG，BX ；保存原中斷向量（ES：BX