第五章中斷系統(tǒng)

1、第五章,中斷系統(tǒng),中斷的基本概念,8086/8088,的中斷系統(tǒng),可編程中斷控制器,8259A,8259A,在微機系統(tǒng)中的應用,2020/4/5,退出,1,第一節(jié),中斷的基本概念,?,一,?,?,?,CPU,與外設之間的數(shù)據(jù)傳送控制方式,(,即,I/O,控制方式,),，通常有以下三種：,程序控制方式,中斷方式,DMA,方式,(Direct Memory Access),?,程序控制方式,：是在,CPU,的控制下，通過執(zhí)行,程序指令進行的數(shù)據(jù)傳送方式。又分為“無條,件傳送”和“程序查詢傳送”兩種方式。,長江大學地物學院,2,2020/4/5,程序控制方式,?,無條件傳送方式：是在假定外圍設備,(

2、Peripheral,Device),已經準備好的情況下，直接利用輸入,/,輸出指令,(,IN,指令，,OUT,指令,),與外圍設備傳送數(shù)據(jù)，而不去檢測,外設的工作狀態(tài)。,?,?,優(yōu)點,：控制程序簡單,缺點,：數(shù)據(jù)傳送不可靠,?,程序查詢方式,(,也稱“條件傳送”方式,),?,主要特點：,CPU,通過執(zhí)行程序不斷讀取并檢測外設的狀態(tài)，只,有在外設確實已準備就緒的情況下，才進行數(shù)據(jù)傳送；否則，,還要繼續(xù)不斷地查詢外設的狀態(tài)。,2020/4/5,長江大學地物學院,3,程序控制方式,?,查詢式輸入、輸出程序流程圖,讀取狀態(tài)信息,讀取狀態(tài)信息,否,是,準備好？,忙？,是,否,輸入數(shù)據(jù),輸出數(shù)據(jù),202

3、0/4/5,長江大學地物學院,4,程序控制方式,?,程序查詢傳送方式比無條件傳送方式要,準確可靠，但在此種方式下，,CPU,要不斷,查詢外設的狀態(tài)，占用了大量,CPU,時間，,而真正用于數(shù)據(jù)傳送的時間卻很少，即,CPU,的工作效率很低；另外，采用這種方,式，也很難滿足實時系統(tǒng)對,I/O,處理的要,求。因此，出現(xiàn)了,中斷控制方式。,長江大學地物學院,5,2020/4/5,二,中斷方式,?,?,中斷定義,：在程序運行中，出現(xiàn)了某種緊急事,件，,CPU,必須中止現(xiàn)行程序，轉去處理此緊急,事件,(,執(zhí)行中斷服務程序,),，并在處理完畢后再,返回運行程序的過程。,中斷的全過程及有關概念：,?,一個完整的

4、中斷過程包括：,?,?,?,?,?,中斷請求；,中斷判優(yōu)；,中斷響應；,中斷處理；,中斷返回,.,2020/4/5,長江大學地物學院,6,二,中斷方式,?,?,中斷請求,是指中斷源,(,引起中斷的事件或設備,),向,CPU,發(fā)出的請求中斷的,要求；,中斷判優(yōu),當有多個中斷源發(fā)出中斷請求時，需要通過適當?shù)霓k法,(,軟件的；,硬件的；軟、硬件結合的,),決定究竟先處理哪個中斷請求，這就是“,中斷,判優(yōu),”；,中斷響應,是指,CPU,中止現(xiàn)行程序轉至中斷服務程序的過程；,中斷處理,就是指,CPU,執(zhí)行中斷服務程序；,執(zhí)行完中斷服務程序后，返回到原先被中斷的程序稱為“,中斷返回,”。,為了能正確返回到

5、原來程序被中斷的地方,(,也稱,斷點,即主程序中當前指,令下面一條指令的地址,),，在中斷服務程序的最后應專門放置一條,中斷返,回指令,。,另外，為了使主程序在返回后仍能從斷點處繼續(xù)執(zhí)行，,還需要在中斷服,務程序的開頭保護現(xiàn)場,(,通過,PUSH,指令實現(xiàn),),，在中斷服務程序的末,尾恢復現(xiàn)場,(,通過,POP,指令實現(xiàn),),。,長江大學地物學院,7,?,?,?,?,?,2020/4/5,三,中斷響應和處理過程,?,對于不同的中斷類型,(,如可屏蔽中斷、不,可屏蔽中斷；外部中斷、內部中斷,),，,處理器,(CPU),進行響應和處理的具體過程,并不完全相同；另外，就是對同一種中,斷類型,(,如可

6、屏蔽中斷,),，不同的處理器,(,如,Z80,，,80X86),進行響應和處理的過程,也不盡相同。,長江大學地物學院,8,2020/4/5,三,中斷響應和處理過程,?,?,中斷一般由硬件,(,處理器內部,),和軟件,(,由程序設,計者編寫的中斷服務程序,),共同完成，即整個,中斷響應和處理過程是由,CPU,內部的有關,硬件,和,中斷處理軟件,密切配合完成的。,針對一個具體的系統(tǒng),(,機型,),，中斷服務程序設,計者應該清楚在中斷響應時，“,硬件,”完成了,哪些操作,(,如,FR,是否已被壓入堆棧,),，還需要,“,軟件,”,(,中斷服務程序,),完成哪些操作。,長江大學地物學院,9,2020/

7、4/5,四,中斷優(yōu)先級和中斷嵌套,?,1.,中斷優(yōu)先級,(Priority),的解決方法,?,系統(tǒng)中多個中斷請求可能同時出現(xiàn)，,CPU,只,能按一定的次序,(,優(yōu)先級策略,),予以響應和處,理，這個響應的次序稱為中斷優(yōu)先級。一般,的方法有：,?,?,?,軟件查詢法,(,需要少量硬件,),菊花鏈,(daisy chain),優(yōu)先級排隊電路,可編程中斷控制器,(,如,8259),2020/4/5,長江大學地物學院,10,(1),軟件查詢法,INT,“,或”,2,1,0,端口號,XXH,CRT,鍵,盤,打,印,7,6,磁,盤,?,磁,帶,?,把各個外設的中斷請求信號,“相或”，,產生一個總的,INT

8、,信,號,當,CPU,響應中斷后，進入中斷處理程序，在中斷處理程序的,開始部分安排一段帶有優(yōu)先級的查詢程序。,?,?,2020/4/5,優(yōu)點：省硬件,缺點：中斷響應慢,長江大學地物學院,11,(2),菊花鏈優(yōu)先級排隊電路,*,設備,1,設備,2,設備,3,接口,接口,接口,中斷回答,中斷請求,INT1,INT2,INT3,菊花鏈,CPU,邏輯電路,INTA,INTR,+5V,INT1+INT2+INT3,集電極開路門,(OC,門,),2020/4/5,長江大學地物學院,12,(2),菊花鏈優(yōu)先級排隊電路,?,INTR=INT1+INT2+INT3,?,當,INTA,信號沿菊花鏈行進時，最,靠近

9、,CPU,并發(fā)出,INT,請求的接口將,中斷請求,首先攔截住,INTA,信號，并送出,中,斷類型碼,，進入相應的中斷處理,程序；在服務完成后撤銷其請求,(,解除對下一級的阻塞和封鎖,),。,INTA,INTR,(3),可編程中斷控制器,(,如,8259,),2020/4/5,長江大學地物學院,13,五,中斷嵌套,?,通常，正在執(zhí)行較低級的中斷服務程序,時，可以響應較高級的中斷請求，而將,正在處理的中斷暫時掛起，稱為中斷嵌,套。,STI,STI,.,IRET,.,IRET,可實現(xiàn),“多重嵌套”,2020/4/5,長江大學地物學院,14,第二節(jié),8086/8088,的中斷系統(tǒng),一,.,中斷的分類：

10、在,8086/8088,系統(tǒng)中，可,將中斷分為兩大類,(,如表,5.1,表,5.2,所示,),：,?,第一類,：硬件中斷：是由外部的中斷請求信,號啟動的中斷，也稱為外部中斷。又可分為：,?,?,非屏蔽中斷,NMI,:,整個系統(tǒng)只有一個，不受,IF,屏蔽,可屏蔽中斷,INTR,:,受,IF,屏蔽，在中斷控制器,8259,的統(tǒng)一管理下，可屏蔽中斷有幾個至幾十個。,2020/4/5,長江大學地物學院,15,中斷的分類,(,注意，這里的,IF,是,CPU,內部的標志寄存器的,IF,位，,IF,0,，則對所有從,INTR,引腳進入的中斷請求均不予,響應,(,“,總開關”,),；另外，也可以在,CPU,外

11、部的中斷,控制器,(8259),中以及各個,I/O,接口電路,(,如,8255),中對,某一級中斷或某個中斷源單獨進行屏蔽,),。,?,第二類,：軟件中斷：是由,CPU,內部的標志狀態(tài),(,如,TF,、,OF),或執(zhí)行一條中斷指令,(INT n),，以及,除數(shù)為,0,引起的中斷，也稱為內部中斷。,2020/4/5,長江大學地物學院,16,二,中斷向量和中斷向量表,?,?,?,中斷向量,即中斷服務程序的入口地址。,中斷向量表是存放中斷向量,(,中斷服務程序入,口地址,),的一個特定的內存區(qū)域,(,最低地址區(qū),).,一個中斷向量占,4,個字節(jié)單元，其中：,?,?,低地址的兩個字節(jié)單元存放中斷服務程

12、序入口地址,的偏移量,(,IP,),低字節(jié)在前,(,低地址,),，高字節(jié)在后,(,高地址,);,高地址的兩個字節(jié)單元存放中斷服務程序入口地址,的段地址,(,CS,),低字節(jié)在前,(,低地址,),，高字節(jié)在后,(,高地址,),。,長江大學地物學院,17,2020/4/5,中斷向量和中斷向量表,?,?,8086/8088,的中斷向量表如書,P80,圖,5.1,所示。,解釋：,?,?,8086/8088,可以處理,256,種中斷，對每種中斷都指定一個中斷,類型號,(,也稱中斷向量號,),，每個中斷類型號與一個中斷服務程,序的入口地址相對應。,256,個中斷向量要占,256*4,1024,個字節(jié)單元，

13、地址編號從,00000H003FFH,?,?,?,5,個專用中斷,(,類型,0,類型,4),，它們有固定的定義和處理功能；,27,個保留的中斷,(,類型,5,類型,31,),。占,0000:0014H,0000:007FH,，共,108,個字節(jié)單元。這個區(qū)域供系統(tǒng)使用，不允許,用戶自行定義。,224,個用戶可定義的中斷,(,類型,32,類型,255,),。占,0000:0080H0000:03FFH,單元；使用時，要由用戶自行填寫相,應的中斷入口地址。（其中有些中斷類型已經有了固定用途，例,如，,類型,21H,的中斷已用作,MS-DOS,的,系統(tǒng)功能調用,),。,長江大學地物學院,18,202

14、0/4/5,中斷向量和中斷向量表,?,由于中斷向量在中斷向量表是按中斷類型號順序存放,的，所以每個中斷向量的地址可由,中斷類型號,4,計算,出來。,CPU,響應中斷時，需把中斷類型號,N,乘以,4,，得,到中斷向量的對應地址,4N(,該中斷向量所占,4,個字節(jié)單,元的第一個字節(jié)單元的地址,),，然后把由此地址開始的,兩個低字節(jié)單元,的內容裝入,IP,寄存器：,IP,(4N,4N+1),再把,兩個高字節(jié)單元,的內容裝入,CS,寄存器：,CS (4N+2,4N+3),，,這就是轉入中斷類型號為,N,的中,斷服務程序的控制過程。,N,的來源，對于不同的中斷,類型,(,內部，外部,:NMI,、,INT

15、R),情況有所不同，詳見后,述,2020/4/5,長江大學地物學院,19,中斷向量和中斷向量表,?,例,1,：若中斷類型號為,3,，則由中斷類型號取,得中斷服務入口地址的過程如下圖所示：,中斷類型號,3,4,內存,00000H,低地址,000CH,00001H,.,0000CH,(0000:000CH),00(IP,L,),0A(IP,H,),00(CS,L,),1E(CS,1E00 0 H,H,),+ 0A0 0 H,.,(1E00:0A00H),1EA00H,中斷服務程序,1EA0 0 H,2020/4/5,FFFFFH,長江大學地物學院,高地址,20,中斷向量和中斷向量表,?,例,2.,

16、中斷類型號為,20H,，中斷服務程序的,入口地址存放在,0000:0080H,開始的,4,個,單元中。若：,?,?,?,?,(0080H)=10H,(0081H)=20H,(0082H)=30H,(0083H)=40H,則：,中斷服務程序的入口地址,為,CS=4030;IP=2010,入口地址為,:43210,2020/4/5,長江大學地物學院,21,中斷向量和中斷向量表,?,例,3.,中斷類型號為,23(17H),，中斷服務程序的,入口地址為,:2340:7890H,，由于中斷類型號,17H,對應的中斷向量存放在,0,段的,0000:005CH(17H,4=5CH),處，所以有：,?,(00

17、5CH)=,90,0001 0111 B,?,(005DH)=,78,左移,2,位,:,0101 1100 B,?,(005EH)=,40,5,C,H,?,(005FH)=,23,2020/4/5,長江大學地物學院,22,三,8086/8088,中斷處理流程圖,(1),結束當前指令,內部自動提供類型碼,(1),(2),FR棧,除法錯，INT,Y,n,INT0?,讀中斷類型碼,(3),TF暫存器,N,響應中斷,(4),NMI?,Y,0TF和IF,N,(5),CS、IP棧,INTR?,IF=1?,(4N,4N+1),IP,N,(4N+2,4N+3),CS,N,TF=1?,Y,有NMI？,N,執(zhí)行下

18、一條指令,N,Y,暫存器=1?,N,執(zhí)行中斷服務程序,執(zhí)行IRET指令,2020/4/5,長江大學地物學院,(彈出CS,IP,FR),23,(1),結束當前指令,內部自動提供類型碼,(1),FR棧,除法錯，INT,Y,(2),讀中斷類型碼,n,INT0?,(3),TF暫存器,N,響應中斷,NMI?,Y,(4),0TF和IF,N,(5),CS、IP棧,INTR?,IF=1?,(4N,4N+1),IP,N,(4N+2,4N+3),CS,N,TF=1?,Y,有NMI？,N,執(zhí)行下一條指令,N,Y,暫存器=1?,N,執(zhí)行中斷服務程序,執(zhí)行IRET指令,2020/4/5,長江大學地物學院,(彈出CS,I

19、P,FR),24,8086/8088,中斷處理流程圖,?,*8086,中斷優(yōu)先級,(Priority),中斷,優(yōu)先,?,說明：,級,?,(1)(5),步是,CPU,的內部處理,(,由,除法錯,INTn,INT0,最高,硬件自動完成,),NMI,?,所有內部中斷,(,INTR,INT0,、單步,),以及,除法錯、,NMI,中斷不需,INT n,、,單步中斷,最低,要從數(shù)據(jù)總線上讀取中斷類型,碼，而,INTR,中斷需讀取中斷類,型碼，中斷類型碼由發(fā)出,INTR,信號的接口提供。,2020/4/5,長江大學地物學院,25,單步運行方式時發(fā)生中斷的處理過程,IF=1,TF=1,執(zhí)行DIV或IDIV,指

20、令,發(fā)生除法錯,除法錯中斷識別,形成類型碼00H,FR-棧,TF-暫存器,2010H:4030H,清IF,TF,CS,IP-棧,(0,1)-IP,執(zhí)行下一,(2,3)-CS,條指令,5040H:7060H,單步中斷識別,形成類型碼01H,FR-棧,TF-暫存器,.,執(zhí)行除法錯處理程,清IF,TF,.,序；執(zhí)行IRET指令，,CS,IP-棧,.,彈出CS、IP、FR,(4,5)-IP,.,(6,7)-CS,執(zhí)行單步中斷服務程序,執(zhí)行IRET,彈出CS,IP,FR,2020/4/5,長江大學地物學院,26,IF=1,TF=1,執(zhí)行DIV或IDIV,指令,發(fā)生除法錯,除法錯中斷識別,形成類型碼00H

21、,2010H:4030H,執(zhí)行下一,條指令,5040H:7060H,.,.,.,.,執(zhí)行除法錯處理程,序；執(zhí)行IRET指令，,彈出CS、IP、FR,FR-棧,TF-暫存器,清IF,TF,CS,IP-棧,(0,1)-IP,(2,3)-CS,單步中斷識別,形成類型碼01H,FR-棧,TF-暫存器,清IF,TF,CS,IP-棧,(4,5)-IP,(6,7)-CS,執(zhí)行單步中斷服務程序,執(zhí)行IRET,彈出CS,IP,FR,2020/4/5,長江大學地物學院,27,單步運行方式時發(fā)生中斷的處理過程,?,堆棧的情形：,低地址,60,70,IP,40,50,CS,(FR),TF=0,30,40,IP,10,

22、20,CS,高地址,(FR),TF=1,2020/4/5,長江大學地物學院,28,可屏蔽中斷過程,?,見圖,5.3,2020/4/5,長江大學地物學院,29,2020/4/5,長江大學地物學院,30,四,軟件中斷,(,內部中斷,),?,除法錯中斷,(,也稱除數(shù)為,0,中斷,),類型,0,?,在執(zhí)行,DIV(,無符號除法,),或,IDIV(,帶符號除法,),指令時，,若發(fā)現(xiàn)除數(shù)為,0,，則立即產生一個類型號為,0,的內部,中斷，,CPU,轉向除法錯中斷處理程序。,若上一條指令執(zhí)行的結果使溢出標識位,OF,被置,1,，,則接著執(zhí)行,INTO,指令時，將引起類型為,4,的內部中,斷，,CPU,轉入對

23、溢出錯誤處理程序，若,OF=0,時，,INTO,指令執(zhí)行空操作，即,INTO,指令不起作用。,INTO,指令通常安排在算術指令之后，以便在溢出時,能及時處理。如下舉例：,長江大學地物學院,31,?,溢出中斷,類型,4,?,2020/4/5,軟件中斷,主程序：,.,.,.,溢出中斷服務程序：,ADD AX,BX;,若,OF=1,INT O,IRET,?,軟件,(,指令,),中斷,(,執(zhí)行,INT n,指令引起的中斷,),?,雙字節(jié)指令，第一個字節(jié)為,操作碼,；第二個字節(jié)為,中斷類型號,，該指令控制,CPU,轉向相應的中斷服務,程序。,長江大學地物學院,32,2020/4/5,軟件中斷,?,斷點中

24、斷,類型,3,?,INT3,或簡寫為,INT,，是單字節(jié)指令。調試程,序時可以在一些關鍵性的地方設置斷點，使,CPU,在此斷點處執(zhí)行中斷服務程序。,TF=1,單步執(zhí)行,?,單步中斷,類型,1,.,2020/4/5,長江大學地物學院,33,軟件中斷,(,內部中斷,),的特點,?,?,?,中斷類型號由,CPU,內部自動提供,(,包括由,中斷指令第二字節(jié)提供的中斷類型號,),，,不需去執(zhí)行中斷響應總線周期讀取中斷,類型號,。,除單步中斷外，所有內部中斷,(,除法錯，,INTO,，,INT n),均不可以用軟件來屏蔽。,除單步中斷外，所有內部中斷都比外部,中斷優(yōu)先級高。,長江大學地物學院,34,202

25、0/4/5,五,中斷服務程序的一般結構,保護現(xiàn)場,(,將需要保護的寄存器壓入堆棧,),例如：,STI(,可選,);,PUSH AX,PUSH BX,中斷處理,PUSH CX,恢復現(xiàn)場,POP CX,IRET,POP BX,POP AX,2020/4/5,長江大學地物學院,35,?,指令系統(tǒng)中沒有單獨置“,1,”,或清“,0,”,TF,的指令，可實現(xiàn)如下：,PUSH FR; FR,的內容壓入堆棧,0-TF,PUSH FR,POP AX; FR,的內容彈出到,AX,POP AX,1-TF,OR AX,0100H;,使,AX,中對應,TF,的位置為“,1,”,，其他位不,AND AX,變,PUSH

26、AX;,PUSH AX;,修改后的,AX,內容壓入棧,POPF,POPF,彈回到,FR,(TF=1),2020/4/5,長江大學地物學院,36,第三節(jié),可編程中斷控制器,8259A,(8259A Programmable Interrupt Controller-PIC),?,?,Intel 8259A,用于管理和控制,80 x86,的外部,中斷請求，實現(xiàn)優(yōu)先級判決，提供中斷,矢量碼，屏蔽中斷輸入等功能。,使用單片,8259A,可以管理,8,級中斷，采用,級聯(lián)方式，可擴充到,64,級（用,9,片,8259A,）。,2020/4/5,長江大學地物學院,37,可編程中斷控制器,8259A,?,.,

27、?,8259A,INT,INTA,IR,0,?,CPU,中,斷,請,求,IR,7,CPU,INTR,.,.,.,INTR,INTA,?,8259A,主,.,0,IR,.,.,.,.,7,IR,8259A,從,.,.,.,.,.,.,IR,0,IR,7,INTA,8259A,從,IR,0,單片,IR,7,級聯(lián),2020/4/5,長江大學地物學院,38,可編程中斷控制器,8259A,?,一、,8259A,的引腳功能,?,封裝形式,DIP),DIP:Dual-In-Line Package ,28,腳雙列直插（,28,pin,如圖所示。,2020/4/5,長江大學地物學院,39,可編程中斷控制器,8

28、259A,CS,1,28,V,CC,WR,2,27,A,0,RD,3,26,D,INTA,7,4,25,IR,7,D,6,5,24,IR,6,D,5,6,23,IR,5,D,4,7,8259A,22,IR,D,3,8,21,4,IR,3,D,2,9,20,IR,2,D,1,10,19,IR,1,D,0,CAS,11,18,IR,0,0,CAS,12,17,INT,1,13,16,SP/EN,2020/4/5,GND,14,長江大學地物學院,15,CAS,2,40,可編程中斷控制器,8259A,片選信號（,Chip Select),低電平有,效，來自地址譯碼器的輸出只有,CS,有效,時，,CPU

29、,才能對,8259A,進行讀寫操作。,?,WR,寫信號，低電平有效，來自,CPU,的,WR,輸出；當,CS,有效且,WR,有效時，使,8259A,接受,CPU,送來的命令字。,?,RD,讀信號，低電平有效，來自,CPU,的,RD,輸出；且,CS,有效且,RD,有效時，使,8259A,將狀態(tài)信息放到數(shù)據(jù)總路線上，供,CPU,檢測。,2020/4/5,41,長江大學地物學院,?,CS,可編程中斷控制器,8259A,?,?,?,?,D,7, D,0,:,雙向數(shù)據(jù)總線，接到系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的,D,7, D,0,上，用來傳送控制字、狀態(tài)字和中斷,類型號。,IR,7,IR,0,:,中斷請求信號，輸入，來自外部

30、接口,電路。（單片時）,INT,：向,CPU,發(fā)出的中斷請求信號。（單片,時）。,INTA,：中斷響應信號，由此接收,CPU,發(fā)來的中,斷響應脈沖。,長江大學地物學院,42,2020/4/5,可編程中斷控制器,8259A,?,A,0,：地址輸入信號，用于對,8259A,內部寄存器的尋址。,?,CAS,2, CAS,0,:,級聯(lián)線（,CASCADE,LINES,），傳送,3,位,標,識碼,，用于區(qū)分特定的從控制器。雙向：對于主片為輸,出，對于從片為輸入。,?,SP/ EN,:,從片,/,允許緩沖器信號。雙功能引腳：,?,作為輸入時，,8259A,8259A,作為主片（,作為從片（,SP/ EN,

31、1,）,SP/ EN,0,）見,P99,圖,5.8,?,作為輸出時，用來啟動（允許）數(shù)據(jù)總線收發(fā)器（如,8286,）。,*,究竟是作為輸入還是輸出，取決于,8259A,是否工作于“緩沖方,式”（即,8259A,是否通過一個“數(shù)據(jù)總線收發(fā)器”與系統(tǒng)總線相,連）。詳見后面,ICW,4,的格式。,2020/4/5,長江大學地物學院,43,二、,8259A,的內部結構,CPU,AD,7,AD,0,SP/EN,D,7,D,0,RD,WR,A,0,ICW,1,ICW,2,OCW,1,(,IMR,),OCW,2,PR,IRR,CAS,0,CAS,1,CAS,2,ISR,IR,0,.,.,.,IR,7,INT

32、A,INTR,2020/4/5,.,.,.,地址,譯碼,CS,INTA,INT,ICW,3,ICW,4,長江大學地物學院,OCW,3,44,2020/4/5,長江大學地物學院,45,8259A,的內部結構,?,IRR,Interrupt Request Register,?,PR,-Priority Resolver,?,ISR,-In-Service Register,?,IMR,-Interrupt Mask Register,?,ICWs-Initialization Command Words,?,OCWs-Operation Command Words,?,7,個,CPU,可訪問的寄

33、存器，分兩組：,?,初始化命令字,ICW,OCW,1,ICW,4,-,系統(tǒng)初啟時設定。,?,操作命令字,OCW,中斷處理的動態(tài)管理和控制,1,3,系統(tǒng)運行時，由應用程序設定,(,實現(xiàn)對,).,initialization,The OCWs can be written into the 8259A anytime after,。,2020/4/5,長江大學地物學院,46,8259A,的內部結構,?,7,個寄存器的尋址問題,:,規(guī)定：,A,0,0,ICW,1,:,用偶地址寫入，且,D,4,=1,1,ICW,1,ICW,2,緊接著,ICW,1,ICW,3,4,入,1,，用奇地址寫,1,OCW,1,

34、:,也用奇地址寫入，但不緊跟,ICW,0,OCW,1,0,OCW,2,也用偶地址寫入，但,D,3,4,=0,即：,D,0,4,D,3,1,ICW,1,?,采用了專門的“標識,0,0 0,OCW,位，以節(jié)省輸入地址,2,的引腳數(shù),(,僅用了,A,0,),2020/4/5,0,0 1,長江大學地物學院,OCW,3,47,8259A,的內部結構,?,8259A,的處理部件：,?,?,?,中斷請求寄存器,IRR,8,位寄存器控制邏輯,作用,：接受并鎖存來自,IR,0,IR,7,的中斷請求信號,中斷服務寄存器,ISR,作用,：保存當前正在處理的中斷請求,優(yōu)先級裁決器,PR,作用,：把新進入的中斷請求和當

35、前正在處理的中斷,進行比較，以決定哪一個優(yōu)先級更高,(,見,P90,圖,5.7),2020/4/5,長江大學地物學院,48,2020/4/5,長江大學地物學院,49,8259A,的內部結構,?,處理過程：,?,?,IR,0,IR,7,上出現(xiàn)某一中斷請求信號,-,IRR,對應位被置,“,1”,-,由,IMR,的相應位決定是否將其屏蔽,(,屏蔽位,=1,，不通過；屏蔽位,=0,，通過,),-,中斷請求進,PR,-,PR,把新進入的中斷請求和當前正在處理的中斷進,行優(yōu)先級比較,-,若新進入的中斷優(yōu)先級高，該中斷,請求被送到,CPU,。,若,CPU,的,IF=1,，,CPU,完成當前指令后，響應中斷，

36、,在,INTA,引腳上發(fā)出兩個負脈沖,(,執(zhí)行兩個中斷響應,總線周期，參見,P90,圖,5.4),：,長江大學地物學院,50,2020/4/5,8259A,的內部結構,?,處理過程,(,續(xù),):,?,8259A,收到第一個負脈沖后,?,?,?,使,IRR,鎖存允許，不予接受,IR,0,IR,7,上的中斷請求信號；直,到第二個負脈沖結束后，才又使,IRR,鎖存禁止,(,輸入輸出透,明,),使,ISR,的相應位置“,1”,，以便為優(yōu)先級裁決器以后的裁決,提供依據(jù)。,清除,IRR,的相應位。,把中斷類型碼寄存器的內容,(,ICW,2,的內容,),送到,D,7,D,0,如果,ICW,4,的,AEOI,

37、位為,1,，則在第二個,INTA,脈沖結束時，將,ISR,中被第一個,INTA,脈沖置“,1”,的位清除,(,自動結束,),；,否,則，要等到中斷結束命令,(EOI),發(fā)送后才能清除。,長江大學地物學院,51,?,8259A,收到第二個負脈沖后：,?,?,2020/4/5,?,2020/4/5,長江大學地物學院,52,三,8259A,的工作方式,1.,設置優(yōu)先級的方式,2.,屏蔽中斷源的方式,3.,中斷結束方式,4.,中斷觸發(fā)方式,5.,連接系統(tǒng)總線的方式,2020/4/5,長江大學地物學院,53,三,8259A,的工作方式,?,1 .,設置優(yōu)先級的方式,?,(1),全嵌套方式,(,FULLY

38、 NESTED MODE,),也稱固定優(yōu)先級方式。在這種方式下，由,IR,i,引入的中斷請求,具有固定的優(yōu)先級,IR,0,(,最高,),IR,7,(,最低,).,This mode is entered after initialization unless another mode,is programmed.,當一個中斷請求被響應時，,ISR,中的對應位,IS,n,被置“,1”,，,8259A,把中斷類型碼放到數(shù)據(jù)總線上,，然后，進入中斷服務程,序。一般情況下,(,除了,“中斷自動結束”方式,外,),，在,CPU,發(fā)出,中斷結束命令,(,EOI,),前，此對應位一直保持為“,1”,封鎖同級

39、,或低級的中斷響應，但并不禁止比本級優(yōu)先級高的中斷響應,實現(xiàn)中斷“嵌套”。,2020/4/5,長江大學地物學院,54,8259A,的工作方式,?,(2),特殊全嵌套方式,(,SPECIAL FULLY NESTED MODE,SFNM,),?,?,?,在處理某一級中斷時，不但允許優(yōu)先級更高的中斷請求進入，,也允許同級的中斷請求進入。,用于主從結構的,8259,系統(tǒng)中，將主片設置為“,特殊全嵌套方,式,”。,通過,ICW,4,的“,SFNM,”,位可以設置此種方式。,8259(,主片,),8259(,從片,),IR,0,IR,1,CPU,IR,0,IR,1,IR,7,55,IR,7,2020/4

40、/5,長江大學地物學院,8259A,工作方式,?,(3),優(yōu)先級自動循環(huán)方式,(,AUTOMATIC ROTATION,),?,?,?,優(yōu)先級是循環(huán)變化的,(,不希望有固定的優(yōu)先級差別,),一個,設備的中斷服務完成后，其優(yōu)先級自動降為最低，而將最,高優(yōu)先級賦給原來比它低一級的中斷請求。,開始時，優(yōu)先級隊列還是：,IR,0,-IR,7,，若此時出現(xiàn),了,IR,0,請求，響應,IR,0,并處理完成后，隊列變?yōu)椋?IR,0,?,IR,1,，,IR,2,，,IR,3,，,IR,4,，,IR,5,，,IR,6,，,IR,7,，,IR,0,。,IR,7,若又出現(xiàn)了,IR,4,請求，處理完,IR,4,后，隊

41、列變?yōu)椋?IR,6,_,系統(tǒng)中是否采用“,自動循環(huán)優(yōu)先級,”，由,IR,5,操作命令字,OCW,2,來設定。,IR,4,IR,1,IR,2,IR,3,2020/4/5,長江大學地物學院,56,8259A,的工作方式,?,(4),優(yōu)先級特殊循環(huán)方式,(SPECIFIC,ROTATION),?,與“優(yōu)先級自動循環(huán)方式”相比，只有一點,不同，即可以設置開始的最低優(yōu)先級。例如，,設定,IR,4,為最低優(yōu)先級，那么,IR,5,就是最高優(yōu),先級，其余各級按循環(huán)方法類推。,(OCW,2,:”11000100”),2020/4/5,長江大學地物學院,57,8259A,的工作方式,?,2.,屏蔽中斷源的方式,(

42、,中斷屏蔽方式,),?,普通屏蔽方式,?,?,通過對中斷屏蔽寄存器,(IMR),的設定，實現(xiàn)對相應位為“,1,”,的中,斷請求的屏蔽。,可通過,OCW,1,使,IMR,的一位或幾位置“,1”,。,作用：要求允許另一個低的中斷請求被響應,實現(xiàn)：,輸出,OCW,3,(ESMM=1,SMM=1),輸出,OCW,1,(,使,IMR,對應于本級的位為“,1”),?,*,特殊屏蔽方式,(,SPECIAL MASK MODE,),?,?,設置,“,中斷級無效”,撤銷,58,輸出,OCW,1,(,使,IMR,對應于本級的位為“,0”),2020/4/5,輸出,OCW,3,(ESMM=1,，,SMM=0),長江

43、大學地物學院,8259A,工作方式,?,3.,中斷結束方式,(END OF INTERRUPT,EOI),?,(1),中斷自動結束方式,(AUTOMATIC,AEOI,方式,),?,在第二個,INTA,后沿，即完成把對應的,ISR,位復位。,?,?,?,注意：,AEOI,方式是在中斷響應后，而不是在中斷處理程序,結束后將,ISR,位清,0,。這樣，在中斷處理過程中，,8259A,中就,沒有,“正在處理”,的標識。此時，若有中斷請求出現(xiàn)，且,IF,1,，則無論其優(yōu)先級如何,(,比本級高、低或相同,),，都將得,到響應。尤其是當某一中斷請求信號被,CPU,響應后，如不及,時撤銷，就會再次被響應,“

44、二次中斷”,所以，,AEOI,方式,適合于中斷請求信號的持續(xù)時間有一定限,制以及不出現(xiàn)中斷嵌套的場合。,通過,ICW,4,可以設置,AEOI,方式,(AEOI=1),長江大學地物學院,59,2020/4/5,8259A,工作方式,?,(2),一般,(,常規(guī),),中斷結束方式,?,?,?,?,適合于,全嵌套方式,。,實現(xiàn)：在中斷服務程序結束時，向,8259A,發(fā)常規(guī)中,斷結束命令,(,OCW,2,:EOI=1,SL=0,R=0,),例：,MOV AL,20H; OCW,2,=20H,OUT 20H,AL;,端口地址,=20H(,偶地址,),在全嵌套方式下，,ISR,中最高優(yōu)先級的置“,1,”,位

45、，正,對應于當前正在處理的中斷，將其清“,0,”,，就完成,了當前正在處理中斷的結束操作。,IR,0,IR,7,2020/4/5,1,1,0,長江大學地物學院,1,60,8259A,工作方式,?,(3),特殊中斷結束方式,(SPECIFIC EOI,SEOI),?,?,在非全嵌套方式下，無固定的優(yōu)先級序列,(,使用設置,優(yōu)先權命令或特殊屏蔽方式,),，此時，根據(jù),ISR,的內,容,就無法確定剛剛所響應,(,處理,),的中斷。這種情況,下，就不能用上述的,EOI,方式,進行中斷結束處理，,而必須用特殊的中斷結束命令,SEOI,用,OCW,2,:EOI=1,SL=1,R=0,L,2,L,0.,由,

46、L,2,L,0,指定清除,ISR,中的哪一位。,2020/4/5,長江大學地物學院,61,8259A,工作方式,?,4.,中斷觸發(fā)方式,?,電平觸發(fā)方式：由,IR,i,上的有效電平來觸發(fā),“中斷請求觸發(fā)器”。,邊沿觸發(fā)方式：由,IR,i,上由低電平向高電平的,跳變來觸發(fā)“中斷請求觸發(fā)器”。,?,?,由,ICW,1,的,LTIM,位,可以設置中斷觸發(fā)方式。,長江大學地物學院,62,2020/4/5,8259A,工作方式,?,5.,連接系統(tǒng)總線的方式,?,緩沖方式,(ICW,4,的,BUF=1),?,?,8259A,通過總線驅動器,(,如,8286),和數(shù)據(jù)總線相連。,在緩沖方式下，,8259A,

47、的,SP / EN,作為輸出,(,EN,有效,),，,此,時，由,ICW,4,的,M/S,位來定義,(,標識,),本,8259A,是主片還是從,片。如圖,?,非緩沖方式,(ICW,4,的,BUF=0),如圖,?,?,?,即,8259A,直接與數(shù)據(jù)總線相連,SP,(,有,在“非緩沖方式下”，,8259A,SP / EN,的,作為輸入,效,),SP / EN,此時，由,端來標識本,8259A,是主片還是從片。,在“非緩沖方式下”，,ICW,4,的,BUF,0,，,M/S,位無意義。,長江大學地物學院,63,2020/4/5,緩沖方式級聯(lián)圖,2020/4/5,長江大學地物學院,64,8259A,主從

48、級聯(lián)圖,2020/4/5,長江大學地物學院,65,8259A,工作方式,?,?,*,“,中斷查詢”方式,特點：總的說，既有中斷的特點，又有查詢,(,Polling,),的特點。,?,?,?,外設仍然向,8259A,發(fā)中斷請求信號，要求,CPU,服務。,CPU,的,IF=0,，不響應外部的中斷請求,(,對,CPU,的中斷,請求信號不起作用,),此時，,CPU,需要用,軟件查詢,方法來確認中斷源，從,而實現(xiàn)對設備的服務,?,先向,8259A,發(fā)查詢命令,(,poll command,),?,OCW,3,:,0,0,0,0,1,1,0,0,P,2020/4/5,長江大學地物學院,66,8259A,的

49、工作方式,?,緊接著執(zhí)行一條讀指令,(IN,指令,),，讀出專門的,“中斷狀態(tài)字”,：,A,0,0,D,7,IR,D,0,W,2,W,1,W,0,當前最高優(yōu)先級的中斷請求,1:,有設備請求服務；,0,：無設備請求服務。,?,當,8259A,收到,P=1,的查詢命令后，在下一個,RD,信號,將使,ISR,的相應位置“,1,”,，就像收到了,INTA,一樣，并,把上述的“中斷狀態(tài)字”送到數(shù)據(jù)總線上，由,CPU,讀入,AL,。,長江大學地物學院,67,2020/4/5,四,8259A,的控制字及編程使用,?,8259A,的初始化流程：,ICW,1,ICW,2,NO(SNGL=1),級聯(lián)方式？,YES

50、(SNGL=0),ICW,3,NO(IC,4,=0),需ICW,4,?,YES(IC,4,=1),ICW,4,2020/4/5,長江大學地物學院,準備接受中斷請求,68,初始化命令字,ICW1,D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,0,0,0,1,LTIM,ADI,SNGL,IC4,16,位機無效,特征,位,電平,觸發(fā),無效,單片,使用,需要,ICW4,A0=0,2020/4/5,長江大學地物學院,69,舉例,?,設,ICW4,8259A,則程序段為,采用電平觸發(fā),:,單片使用,需要,MOV AL,1BH; ICW1,的內容,OUT 20H,AL;,寫入,ICW1,的端口,(A0=0

51、),2020/4/5,長江大學地物學院,70,初始化命令字,ICW2,D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,T7,T6,T5,T4,T3,0,0,0,中斷類型號的高,5,位,16,位機無效,A0=1,初始化時只寫入高,5,位,低,3,位是由中斷請求線,Iri,的,二進制編碼決定的,并且是在第一個,INTA1,到來時,將這個編碼寫入低,3,位的,.,同一個,8259A,上的,8,個中,斷源的中斷號的高,5,位都相同,.,2020/4/5,長江大學地物學院,71,舉例,?,設硬盤中斷號的高,5,位為,08H,它的中斷請,求線連接,IR5,則程序段為,:,MOV AL,08H; ICW2,

52、的內容,OUT 21H,AL;,寫入,ICW2,的端口,(A0=1),2020/4/5,長江大學地物學院,72,主片和從片初始化命令字,ICW3,D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,主片,S7,S6,S5,S4,S3,S2,S1,S0,A0=1,主片的輸入,IRi,上連接有從片的中斷請求,INT,時,Si=1,否則,Si=0,從片,x,x,x,x,x,ID2,ID1,ID0,A0=1,從片的,3,位,ID,有,8,種編碼,對應其連接的主片的,IRi.,2020/4/5,長江大學地物學院,73,舉例,?,見圖,5.8,設主片,8259A,的,IR3,和,IR6,分別,連接從片的,INT,則主片的,ICW3=01001000B,則程序段為,:,MOV AL,48H; ICW3,的內容,OUT 21H,AL;,寫入,ICW3,的端口,(A0=0),?,對應,從片,A,的,ICW3=00000011B,從片,B,的,ICW3=00000110B,2020/4/5,長