第六章中斷概念

1、6.3節(jié)節(jié) 中斷技術(shù)中斷技術(shù)一、中斷的基本概念一、中斷的基本概念1、中斷：是指、中斷：是指CPU在正常運(yùn)行程序時(shí)，由于內(nèi)部在正常運(yùn)行程序時(shí)，由于內(nèi)部或外部事件引起或外部事件引起CPU暫時(shí)中止執(zhí)行現(xiàn)行程序，轉(zhuǎn)暫時(shí)中止執(zhí)行現(xiàn)行程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行請求去執(zhí)行請求CPU為其服務(wù)的那個(gè)外設(shè)或事件的服為其服務(wù)的那個(gè)外設(shè)或事件的服務(wù)程序，待該服務(wù)程序執(zhí)行完后又返回到被中止務(wù)程序，待該服務(wù)程序執(zhí)行完后又返回到被中止的程序這樣一個(gè)過程。的程序這樣一個(gè)過程。 2、中斷源：能發(fā)出中斷申請的外設(shè)或引起中斷的原因。、中斷源：能發(fā)出中斷申請的外設(shè)或引起中斷的原因。 3、中斷源種類：、中斷源種類：I/O設(shè)備、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、故障源、軟

2、件中斷。設(shè)備、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、故障源、軟件中斷。4、中斷過程：有、中斷過程：有中斷請求，中斷判優(yōu)，中斷響應(yīng)，中斷處理，中斷請求，中斷判優(yōu)，中斷響應(yīng)，中斷處理，中斷返回中斷返回五個(gè)過程。五個(gè)過程。 5、中斷技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：、中斷技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)： v 并行操作：指并行操作：指CPU和多個(gè)外設(shè)并行操作。和多個(gè)外設(shè)并行操作。v 分時(shí)操作：指分時(shí)操作：指CPU可分時(shí)執(zhí)行多個(gè)用戶程序和多道作業(yè)?？煞謺r(shí)執(zhí)行多個(gè)用戶程序和多道作業(yè)。v 實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)處理、實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)處理、 故障處理。故障處理。 v 基本功能調(diào)用：通過軟件中斷可實(shí)現(xiàn)基本功能調(diào)用：通過軟件中斷可實(shí)現(xiàn)DOS功能調(diào)用和基本功能調(diào)用和基本BIOS調(diào)用。調(diào)用。 v 提高了提高

3、了CPU的利用效率。的利用效率。二、二、CPU對中斷的響應(yīng)及中斷過程對中斷的響應(yīng)及中斷過程三、中斷源及其優(yōu)先權(quán)的識(shí)別三、中斷源及其優(yōu)先權(quán)的識(shí)別1.查詢中斷2.向量中斷:是指通過向量進(jìn)入中斷服務(wù)程序的一種方法。v中斷向量：中斷服務(wù)程序的入口地址（首地址）v邏輯地址含有段地址CS和偏移地址IP（32位）v每個(gè)中斷向量的低字是偏移地址、高字是段地址，需占用4個(gè)字節(jié)v8088微處理器從物理地址0000H開始，依次安排各個(gè)中斷向量，向量號也從0開始v256個(gè)中斷占用1KB區(qū)域，就形成中斷向量表v向量號為N的中斷向量的物理地址N46.4 8086/8088的中斷系統(tǒng)和中斷處理的中斷系統(tǒng)和中斷處理v8088

4、的中斷系統(tǒng)采用向量中斷機(jī)制v能夠處理256個(gè)中斷v用中斷向量號0255區(qū)別v可屏蔽中斷還需要借助專用中斷控制器Intel 8259A實(shí)現(xiàn)優(yōu)先權(quán)管 1、8088的中斷類型的中斷類型1）.內(nèi)部中斷內(nèi)部中斷v內(nèi)部中斷是由于8088內(nèi)部執(zhí)行程序出現(xiàn)異常引起的程序中斷v利用內(nèi)部中斷，微處理器為用戶提供了發(fā)現(xiàn)、調(diào)試并解決程序執(zhí)行時(shí)異常情況的有效途徑v例如，ROM-BIOS和DOS系統(tǒng)利用內(nèi)部中斷為程序員提供了各種功能調(diào)用除法錯(cuò)中斷除法錯(cuò)中斷：在執(zhí)行除法指令時(shí)，若除數(shù)為0或商超過了寄存器所能表達(dá)的范圍，則產(chǎn)生一個(gè)向量號為0的內(nèi)部中斷，稱為除法錯(cuò)中斷指令中斷指令中斷：在執(zhí)行中斷調(diào)用指令I(lǐng)NT n時(shí)產(chǎn)生的一個(gè)向

5、量號為n（0255）的內(nèi)部中斷，稱為指令中斷，其中向量號為3的指令中斷比較特別（生成一個(gè)字節(jié)的指令代碼：11001100），常用于程序調(diào)試，被稱為斷點(diǎn)中斷溢出中斷溢出中斷：在執(zhí)行溢出中斷指令I(lǐng)NTO時(shí)，若溢出標(biāo)志OF為1，則產(chǎn)生一個(gè)向量號為4的內(nèi)部中斷，被稱為溢出中斷單步中斷單步中斷：若單步中斷TF為1，則在每條指令執(zhí)行結(jié)束后產(chǎn)生一個(gè)向量號為1的內(nèi)部中斷，稱為單步中斷2）.外部中斷外部中斷v外部中斷是由于8088外部提出中斷請求引起的程序中斷v利用外部中斷，微機(jī)系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)響應(yīng)外部設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送請求，能夠及時(shí)處理外部意外或緊急事件v外部中斷的原因是處理器外部隨機(jī)產(chǎn)生的，所以是真正的中斷（Int

6、errupt）v內(nèi)部中斷的原因是處理器執(zhí)行程序出現(xiàn)異常，所以經(jīng)常被稱為異常（Exception）（1）非屏蔽中斷）非屏蔽中斷v通過非屏蔽中斷請求信號向微處理器提出的中斷請求，微處理器無法禁止，將在當(dāng)前指令執(zhí)行結(jié)束予以響應(yīng)，這個(gè)中斷被稱為非屏蔽中斷v8088的非屏蔽中斷的向量號為2，非屏蔽中斷請求信號為NMIv非屏蔽中斷主要用于處理系統(tǒng)的意外或故障。例如：電源調(diào)電前的數(shù)據(jù)保護(hù)存儲(chǔ)器讀寫錯(cuò)誤的處理（2）可屏蔽中斷v外部通過可屏蔽中斷請求信號向微處理器提出的中斷，微處理器在允許可屏蔽中斷的條件下，在當(dāng)前指令執(zhí)行結(jié)束予以響應(yīng)，同時(shí)輸出可屏蔽中斷響應(yīng)信號，這個(gè)中斷就是可屏蔽中斷v8088的可屏蔽中斷請求

7、和響應(yīng)信號分別是INTR和INTA*；由IF標(biāo)志控制可屏蔽中斷是否允許響應(yīng)；向量號來自外部中斷控制器v8088通常需要配合中斷控制器8259A共同處理可屏蔽中斷v可屏蔽中斷主要用于主機(jī)與外設(shè)交換數(shù)據(jù)（3）中斷標(biāo)志IF的狀態(tài)vIF0：可屏蔽中斷不會(huì)被響應(yīng)關(guān)中斷、禁止中斷、中斷屏蔽系統(tǒng)復(fù)位，使IF0任何一個(gè)中斷被響應(yīng)，使IF0執(zhí)行指令CLI，使IF0vIF1：可屏蔽中斷會(huì)被響應(yīng)開中斷、允許中斷、中斷開放執(zhí)行指令STI，使IF1v執(zhí)行指令I(lǐng)RET恢復(fù)原IF狀態(tài)2、8088的中斷響應(yīng)過程的中斷響應(yīng)過程3.中斷向量表中斷向量表 中斷向量表也稱中斷入口地址表。該表說明了中斷類型號和中斷服務(wù)程序的入口地址之

8、間的聯(lián)系。中斷向量表放在存儲(chǔ)單元地址的最低部位00000H到003FFH之間，占有1K字節(jié)的存儲(chǔ)空間。中斷向量表分成256組，每組由兩個(gè)字（即4個(gè)字節(jié)）組成一個(gè)雙字長的指針。每個(gè)雙字指針指示一種中斷類型，所以8086最多能識(shí)別256種不同類型的中斷.通過這張中斷向量表產(chǎn)生出各個(gè)中斷服務(wù)程序的入口地址。在雙字長指針的高地址中存放的字是中斷服務(wù)程序入口地址所在的代碼段的16位段地址（CS），低地址字是中斷服務(wù)程序入口地址相對于段起始地址的偏移值（IP）。 每個(gè)中斷向量具有一個(gè)相應(yīng)的中斷類型號，由中斷類型號確定在中斷向量表中的中斷向量。中斷類型號乘4，將給出中斷向量表中的中斷向量入口第1字節(jié)的物理地

9、址。例如，若中斷類型號為8,它指出中斷向量表的第9個(gè)入口，則這個(gè)向量的第1字節(jié)的地址為： 類型號8432=00100000B20H 若類型8中，安排的CS=1000H，IP=0200H，則它們形成的服務(wù)程序的入口地址為10200。CPU一旦響應(yīng)中斷類型8,則將轉(zhuǎn)去執(zhí)行從地址10200H開始的類型號為的中斷服務(wù)程序。4.中斷響應(yīng)時(shí)序中斷響應(yīng)時(shí)序 如果在前一個(gè)總線周期中CPU的中斷系統(tǒng)檢測到INTR引腳是高電平，而且程序狀態(tài)字的IF位為1，則CPU在完成當(dāng)前的一條指令后，便執(zhí)行一個(gè)中斷響應(yīng)時(shí)序。8086 的中斷響應(yīng)時(shí)序由兩個(gè)INTA*中斷響應(yīng)總線周期組成,中間由兩個(gè)空閑時(shí)鐘周期T1隔開。在兩個(gè)總線

10、周期中,INTA*輸出為低電平，以響應(yīng)這個(gè)中斷。第1個(gè)INTA*總線周期表示一個(gè)中斷響應(yīng)正在進(jìn)行，這樣可以使申請中斷的設(shè)備有時(shí)間去準(zhǔn)備在第2個(gè)INTA*總線周期內(nèi)發(fā)出中斷類型號。第2個(gè)INTA*總線周期中，中斷類型號必須在16位數(shù)據(jù)總線的低半部分(AD0AD7）上傳送給8086。因此，提供中斷類型號的中斷接口電路(例如8259A)的8位數(shù)據(jù)線是接在16位數(shù)據(jù)總線的低半部上。在中斷響應(yīng)總線周期期間，經(jīng)DT/R和DEN的配合作用，使得8086 可以從申請中斷的接口電路中取得一個(gè)單字節(jié)的中斷類型號。 綜上所述，CPU響應(yīng)可屏蔽中斷的全過程可歸納為如下幾點(diǎn)： (1) 執(zhí)行兩個(gè)中斷響應(yīng)總線周期時(shí),中斷接

11、口電路在第2個(gè)中斷響應(yīng)總線周期內(nèi)送出一個(gè)單字節(jié)數(shù)據(jù)作為中斷類型號。這個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)左移兩位（即乘以4）后，得到中斷向量在中斷向量表中的起始地址。 (2) 執(zhí)行一個(gè)寫總線周期時(shí)，CPU在這個(gè)周期內(nèi)把程序狀態(tài)字PSW的內(nèi)容壓入堆棧。 (3) 把程序狀態(tài)字中的中斷允許(IF）和單步陷阱(TF)標(biāo)志位復(fù)位成0，這樣就能禁止可屏蔽的和單步的中斷 (4) 執(zhí)行一個(gè)寫總線周期時(shí)，斷點(diǎn)的段寄存器CS的內(nèi)容被壓入堆棧。(5) 執(zhí)行一個(gè)寫總線周期時(shí)，斷點(diǎn)的指令指示器IP的內(nèi)容被壓入堆棧。(6) 執(zhí)行一個(gè)讀總線周期時(shí)，CPU將從4n+的字存儲(chǔ)單元中將中斷服務(wù)程序的代碼段值讀入CS內(nèi)。(7) 執(zhí)行一個(gè)讀總線周期時(shí)，CPU將從4n的字存儲(chǔ)單元中將中斷服務(wù)程序的偏移地址讀到指令指示器IP中。于是，CPU根據(jù)CS：IP中