微型計算機原理及應用(第三版)第9章(1)

1、14.4.3 4.4.3 中斷操作中斷操作 1956年，美國年，美國IBM公司在公司在IBM 7049機上首先使用了中機上首先使用了中斷處理技術，并開始使用斷處理技術，并開始使用“中斷中斷”（interrupt）這一術語。這一術語。 計算機在程序執(zhí)行過程中，當出現硬件或軟件請求時，計算機在程序執(zhí)行過程中，當出現硬件或軟件請求時，處理器暫時停止正在執(zhí)行的程序，轉去對請求進行處理，處處理器暫時停止正在執(zhí)行的程序，轉去對請求進行處理，處理完后，回到程序斷點位置繼續(xù)執(zhí)行。理完后，回到程序斷點位置繼續(xù)執(zhí)行。 8086/8088是是16位微處理器，中斷系統(tǒng)可以處理位微處理器，中斷系統(tǒng)可以處理256種種不同

2、類型的中斷。不同類型的中斷。24.4.3 4.4.3 中斷操作中斷操作處理文檔電話鈴響暫停文檔文檔中作暫停記號電話交談找出暫停記號位置繼續(xù)處理文檔執(zhí)行主程序(日常事務程序)中斷申請信號有效(中斷請求)暫停執(zhí)行主程序響應中斷當前PC及寄存器入棧(保護現場)處理外設要求(中斷服務)寄存器及PC出棧(恢復現場及中斷返回)繼續(xù)執(zhí)行主程序34.4.3 4.4.3 中斷操作中斷操作44.4.3 4.4.3 中斷操作中斷操作采用中斷技術的原因 中斷最初是為了提高處理器的使用效率和提高計算機的工中斷最初是為了提高處理器的使用效率和提高計算機的工作速度而引進的。作速度而引進的。中斷技術可用于：保證外設和中斷技術

3、可用于：保證外設和CPU同步、實同步、實時處理、故障處理等。時處理、故障處理等。54.4.3 4.4.3 中斷操作中斷操作1. 8086/8088的中斷分類的中斷分類 硬件中斷：硬件中斷：通過外部的硬件（通過外部的硬件（ I/O設備等）產生的，也叫外設備等）產生的，也叫外部中斷。部中斷。 非屏蔽中斷：非屏蔽中斷：通過通過CPU的的NMI引腳進入，不受引腳進入，不受IF的屏蔽。的屏蔽。整個系統(tǒng)整個系統(tǒng)中只能有一個非屏蔽中斷。中只能有一個非屏蔽中斷。 可屏蔽中斷：可屏蔽中斷：通過通過CPU的的INTR引腳進入，當引腳進入，當IF為為1時中斷才能進入。時中斷才能進入。整個系統(tǒng)中可以有多個非屏蔽中斷。

4、整個系統(tǒng)中可以有多個非屏蔽中斷。 軟件中斷：軟件中斷：程序中斷指令，程序中斷指令，TFTF設定，指令運行出錯等。設定，指令運行出錯等。 這這256256種中斷對應著類型碼種中斷對應著類型碼0-2550-255。64.4.3 4.4.3 中斷操作中斷操作74.4.3 4.4.3 中斷操作中斷操作84.4.3 4.4.3 中斷操作中斷操作94.4.3 4.4.3 中斷操作中斷操作104.4.3 4.4.3 中斷操作中斷操作114.4.3 4.4.3 中斷操作中斷操作124.4.3 4.4.3 中斷操作中斷操作134.4.3 4.4.3 中斷操作中斷操作144.4.3 4.4.3 中斷操作中斷操作1

5、54.4.3 4.4.3 中斷操作中斷操作164.4.3 4.4.3 中斷操作中斷操作174.4.3 4.4.3 中斷操作中斷操作184.4.3 4.4.3 中斷操作中斷操作199.1 9.1 可編程中斷控制器可編程中斷控制器8259A8259A 209.1.1 8259A9.1.1 8259A芯片內部結構芯片內部結構圖圖9-1 8259A內部結構流程圖內部結構流程圖219.1.1 8259A9.1.1 8259A芯片內部結構芯片內部結構圖圖9-2 8259A芯片引腳信號芯片引腳信號229.1.1 8259A9.1.1 8259A芯片內部結構芯片內部結構239.1.1 8259A9.1.1 8

6、259A芯片內部結構芯片內部結構249.1.2 8259A9.1.2 8259A芯片的工作方式芯片的工作方式8259A工作示意圖工作示意圖259.1.2 8259A9.1.2 8259A芯片的工作方式芯片的工作方式8259A有兩種中斷觸發(fā)方式：有兩種中斷觸發(fā)方式： 邊沿觸發(fā)方式邊沿觸發(fā)方式 8259A將中斷請求輸入端出現的將中斷請求輸入端出現的上升沿作為中斷請求信號上升沿作為中斷請求信號 電平觸發(fā)方式電平觸發(fā)方式 中斷請求端出現的高電平是有效中斷請求端出現的高電平是有效的中斷請求信號的中斷請求信號 在第在第1個個INTA結束前，結束前，IRi必須保必須保持高電平持高電平269.1.2 8259

7、A9.1.2 8259A芯片的工作方式芯片的工作方式圖圖9-3 中斷類型碼形成中斷類型碼形成279.1.2 8259A9.1.2 8259A芯片的工作方式芯片的工作方式289.1.2 8259A9.1.2 8259A芯片的工作方式芯片的工作方式1. 完全嵌套方式（默認方式）完全嵌套方式（默認方式） 8259A的中斷的中斷優(yōu)先權順序固定不變優(yōu)先權順序固定不變，從高到低依次為，從高到低依次為IR0、IR1、IR2、IR7 中斷請求后，中斷請求后，8259A對對當前請求中斷中優(yōu)先權最高的中斷當前請求中斷中優(yōu)先權最高的中斷IRi予以予以響應響應，將其向量號送上數據總線，對應，將其向量號送上數據總線，對

8、應ISR的的Di位置位，位置位，直到中斷結束（直到中斷結束（ISR的的Di位復位）位復位） 在在ISR的的Di位置位期間，位置位期間，禁止再發(fā)生同級和低級優(yōu)先權的中禁止再發(fā)生同級和低級優(yōu)先權的中斷斷，但允許高級優(yōu)先權中斷的嵌套，但允許高級優(yōu)先權中斷的嵌套 要求要求CPU每響應一次中斷進入中斷服務程序后，應該安排每響應一次中斷進入中斷服務程序后，應該安排開中斷指令（開中斷指令（STI）將）將IF置置1，否則其他高級中斷無法進入。，否則其他高級中斷無法進入。處理完，處理完，CPU應向應向8259A回送回送結束命令（結束命令（EOI），），將將ISR相相應位清零，標志著一級中斷處理過程完全結束。應位

9、清零，標志著一級中斷處理過程完全結束。299.1.2 8259A9.1.2 8259A芯片的工作方式芯片的工作方式圖圖9-4 8259A中斷控制器中斷控制器8級中斷嵌套過程級中斷嵌套過程309.1.2 8259A9.1.2 8259A芯片的工作方式芯片的工作方式在完全嵌套方式下，可采用以下在完全嵌套方式下，可采用以下3種中斷結束方式：種中斷結束方式： 普通普通EOI方式方式 當任何一級中斷服務程序結束時，只給當任何一級中斷服務程序結束時，只給8259A發(fā)送一個發(fā)送一個EOI命令時，命令時，8259A收到后，自動將收到后，自動將ISR寄存器中寄存器中級別最級別最高的置高的置1位清零。位清零。 特

10、殊特殊EOI方式方式 不但發(fā)送不但發(fā)送EOI，還發(fā)送當前結束的中斷級別，即指出了，還發(fā)送當前結束的中斷級別，即指出了要要清除哪個清除哪個ISR位位。 自動自動EOI方式方式 自動將自動將ISR寄存器相應位清零，不用發(fā)送任何消息，簡單。寄存器相應位清零，不用發(fā)送任何消息，簡單。319.1.2 8259A9.1.2 8259A芯片的工作方式芯片的工作方式2. 自動循環(huán)方式自動循環(huán)方式 優(yōu)先級動態(tài)排序優(yōu)先級動態(tài)排序 某中斷請求某中斷請求IRi被處理后，其優(yōu)先級別自動降為最低，原被處理后，其優(yōu)先級別自動降為最低，原來比它低一級的中斷上升為最高級來比它低一級的中斷上升為最高級 IR7IR6IR5IR4I

11、R3IR2IR1IR07654321021076543最低級最高級最高級最低級ISR內容內容IR7IR6IR5IR4IR3IR2IR1IR0IR4的服務結束以前的服務結束以前0101000001000000IR4的服務結束以后的服務結束以后ISRi329.1.2 8259A9.1.2 8259A芯片的工作方式芯片的工作方式實現自動循環(huán)方式，可采用以下實現自動循環(huán)方式，可采用以下3種種EOI循環(huán)方式：循環(huán)方式： 普通普通EOI循環(huán)方式循環(huán)方式 當任何一級中斷服務程序結束時，只給當任何一級中斷服務程序結束時，只給8259A發(fā)送發(fā)送EOI命命令，令，8259A收到后，自動將收到后，自動將ISR寄存器

12、中寄存器中級別最高的置級別最高的置1位清零，并賦予最低優(yōu)先級，原來比它低一級的中斷賦位清零，并賦予最低優(yōu)先級，原來比它低一級的中斷賦予最高級，其他類推。予最高級，其他類推。 特殊特殊EOI循環(huán)方式循環(huán)方式 不但發(fā)送不但發(fā)送EOI，還可以根據用戶的需要將最低優(yōu)先級賦，還可以根據用戶的需要將最低優(yōu)先級賦給指定的中斷源，即指出了要給指定的中斷源，即指出了要清除哪個清除哪個ISR位位。表表9-2 自動自動EOI循環(huán)方式循環(huán)方式 自動將自動將ISR寄存器中相應位清零，并改變各級中斷的優(yōu)先寄存器中相應位清零，并改變各級中斷的優(yōu)先級，不用發(fā)送任何消息，簡單。級，不用發(fā)送任何消息，簡單。339.1.2 825

13、9A9.1.2 8259A芯片的工作方式芯片的工作方式3. 中斷屏蔽方式中斷屏蔽方式 CPU在任何時候都可以用清除中斷標志指令（在任何時候都可以用清除中斷標志指令（CLI），將），將中斷標志清零，從而禁止由中斷標志清零，從而禁止由INTR端引入的可屏蔽中斷請求。端引入的可屏蔽中斷請求。 普通屏蔽方式：普通屏蔽方式： 可屏蔽多級中斷請求。將中斷屏蔽器可屏蔽多級中斷請求。將中斷屏蔽器IMR的的Di位置位置1，則對，則對應的中斷應的中斷IRi被屏蔽，該中斷請求不能從被屏蔽，該中斷請求不能從8259A送到送到CPU 如果如果IMR的的Di位置位置0，則允許，則允許IRi中斷產生中斷產生 特殊屏蔽方式特

14、殊屏蔽方式 當當CPU正在處理某級中斷時，僅僅對本級中斷進行屏蔽，正在處理某級中斷時，僅僅對本級中斷進行屏蔽，允許其他高級和允許其他高級和低級低級中斷請求進入系統(tǒng)。中斷請求進入系統(tǒng)。 將將IMR的的Di位置位置1，對應的中斷，對應的中斷IRi被屏蔽的同時，使被屏蔽的同時，使ISR的的Di位置位置0349.1.3 8259A9.1.3 8259A芯片的級聯(lián)使用芯片的級聯(lián)使用 單片單片8259A可以支持可以支持8級中斷，在多于級中斷，在多于8級中斷的系統(tǒng)中，必級中斷的系統(tǒng)中，必須將多片須將多片8259A級聯(lián)使用；級聯(lián)使用； 級連時只能有一片級連時只能有一片8259A為主片，其余的均為從片（最多為主

15、片，其余的均為從片（最多8片從片從8259A）；）； 級聯(lián)時，主級聯(lián)時，主8259A的的三條級連線三條級連線CAS0CAS2作為輸出線，作為輸出線，連至每個從連至每個從8259A的的CAS0CAS2； 每個每個從從8259A的中斷請求信號的中斷請求信號INT，連至主，連至主8259A的一個中的一個中斷請求輸入端斷請求輸入端IRi； 主主8259A的的INT線連至線連至CPU的中斷請求輸入端；的中斷請求輸入端； SP/EN在非緩沖方式下，規(guī)定該在非緩沖方式下，規(guī)定該8259A是主片（是主片（SP1）還）還是從片（是從片（SP0）359.1.2 8259A9.1.2 8259A芯片的級聯(lián)使用芯片的

16、級聯(lián)使用圖圖9-5 8259A級聯(lián)方式連接級聯(lián)方式連接369.1.3 8259A9.1.3 8259A芯片的級聯(lián)使用芯片的級聯(lián)使用379.1.3 8259A9.1.3 8259A芯片的級聯(lián)使用芯片的級聯(lián)使用38D.主主8259AIR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7一般嵌套方式：一般嵌套方式：從片的從片的INT被主片封被主片封鎖，故更鎖，故更高高級別的級別的IR0-IR2中斷也無法中斷也無法得到響應得到響應特殊嵌套方式：特殊嵌套方式：因主片不封鎖從片的因主片不封鎖從片的INT，故級別高的，故級別高的IR0-IR2中斷可以得到響應。中斷可以得到響應。( (但但IR3-IR7仍被從片仍被

17、從片封鎖封鎖) )C.假定假定IR3發(fā)生中發(fā)生中斷斷,并獲得服務并獲得服務一般嵌套方式：一般嵌套方式：IR4的中斷被服務的中斷被服務時，這些中斷將時，這些中斷將被封鎖。被封鎖。B.特殊嵌套方式：特殊嵌套方式：IR4的中斷被服的中斷被服務 時 ， 只 封 鎖務 時 ， 只 封 鎖IR5-IR7。A.INTE.從從8259AINTIR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7去去CPU399.1.4 8259A9.1.4 8259A芯片的控制字及其工作方式芯片的控制字及其工作方式 初始化編程初始化編程 8259A開始工作前，必須進行初始化編程開始工作前，必須進行初始化編程 給給8259A寫入寫入

18、預置命令字預置命令字ICW（ ICW1 ICW4） 中斷操作編程中斷操作編程 在在8259A工作期間工作期間 可以寫入可以寫入操作命令字操作命令字OCW （ OCW1 OCW3）將選定的將選定的操作傳送給操作傳送給8259A，使之按新的要求工作，使之按新的要求工作 還可以還可以讀取讀取8259A的信息的信息，以便了解它的工作狀態(tài)，以便了解它的工作狀態(tài) 8259只有一根地址線只有一根地址線A0，所以每片，所以每片8259有有2個片內地址個片內地址A0=0和和A0=1，所有的命令都是通過訪問這兩個端口來實現的。所有的命令都是通過訪問這兩個端口來實現的。409.1.4 8259A9.1.4 8259

19、A芯片的控制字及其工作方式芯片的控制字及其工作方式1. 預置命令字預置命令字 初始化命令字初始化命令字ICW最多有最多有4個個 8259A在開始工作前必須寫入在開始工作前必須寫入 必須按照必須按照ICW1ICW4順序寫入順序寫入 ICW1和和ICW2是必須的是必須的 ICW3在級聯(lián)使用時需要設置在級聯(lián)使用時需要設置 ICW4在在8086/8088-8259A配置配置 系統(tǒng)中需要設置系統(tǒng)中需要設置寫寫ICW1寫寫ICW2級連？級連？寫寫ICW3需需ICW4?寫寫ICW4NNYY419.1.4 8259A9.1.4 8259A芯片的控制字及其工作方式芯片的控制字及其工作方式（1）ICW1 初始化初

20、始化8259A必須從必須從ICW1開始開始 寫寫ICW1意味著重新初始化意味著重新初始化8259A 寫入寫入ICW1后，后，8259A的狀態(tài)如下：的狀態(tài)如下： 清除清除ISR和和IMR(全全0)； 將中斷優(yōu)先級設成初始狀態(tài)：將中斷優(yōu)先級設成初始狀態(tài)：IR0最高，最高，IR7最低；最低； 設定為一般屏蔽方式；設定為一般屏蔽方式； 采用非自動中斷結束方式；采用非自動中斷結束方式； 狀態(tài)讀出邏輯預置為讀狀態(tài)讀出邏輯預置為讀IRR。429.1.4 8259A9.1.4 8259A芯片的控制字及其工作方式芯片的控制字及其工作方式439.1.4 8259A9.1.4 8259A芯片的控制字及其工作方式芯片

21、的控制字及其工作方式ICW2=18H，中斷類型碼？中斷類型碼？18H1FH449.1.4 8259A9.1.4 8259A芯片的控制字及其工作方式芯片的控制字及其工作方式459.1.4 8259A9.1.4 8259A芯片的控制字及其工作方式芯片的控制字及其工作方式 ICW3在定義的時候，必須與主從片的連接關系一致：在定義的時候，必須與主從片的連接關系一致：469.1.4 8259A9.1.4 8259A芯片的控制字及其工作方式芯片的控制字及其工作方式47初始化流程 奇地址奇地址偶地址偶地址489.1.4 8259A9.1.4 8259A芯片的控制字及其工作方式芯片的控制字及其工作方式例：例：

22、當當8086系統(tǒng)中系統(tǒng)中8259A單級使用，其端口地址為單級使用，其端口地址為80H和和81H，可用如下的初始化程序段寫入預置命令字。可用如下的初始化程序段寫入預置命令字。MOV AL，13H；定義；定義ICW1OUT 80H，AL；MOV AL，18H；定義；定義ICW2，中斷類型碼，中斷類型碼OUT 81H，AL；MOV AL，01H；定義；定義ICW4OUT 81H，AL； 由由ICW2可確定該可確定該8259A引入的引入的8級中斷的中斷類型碼為級中斷的中斷類型碼為18H1FH。499.1.4 8259A9.1.4 8259A芯片的控制字及其工作方式芯片的控制字及其工作方式509.1.4

23、 8259A9.1.4 8259A芯片的控制字及其工作方式芯片的控制字及其工作方式2. 操作命令字操作命令字 OCW1OCW3用于設置用于設置8259的工作狀態(tài)的工作狀態(tài) 在初始化后寫入在初始化后寫入 OCW1OCW3的寫入順序可任意的寫入順序可任意 寫入地址要求：寫入地址要求： OCW1必須寫入奇地址端口必須寫入奇地址端口(A0=1) OCW2，OCW3必須寫入偶地址端口必須寫入偶地址端口(A0=0) 519.1.4 8259A9.1.4 8259A芯片的控制字及其工作方式芯片的控制字及其工作方式529.1.4 8259A9.1.4 8259A芯片的控制字及其工作方式芯片的控制字及其工作方式

24、0 1539.1.4 8259A9.1.4 8259A芯片的控制字及其工作方式芯片的控制字及其工作方式（3） OCW3： 設置對內部寄存器的讀出命令設置對內部寄存器的讀出命令 設置中斷查詢方式設置中斷查詢方式 設置和撤銷特殊屏蔽方式設置和撤銷特殊屏蔽方式549.1.4 8259A9.1.4 8259A芯片的控制字及其工作方式芯片的控制字及其工作方式 559.1.4 8259A9.1.4 8259A芯片的控制字及其工作方式芯片的控制字及其工作方式CPU可讀出可讀出IRR、ISR、IMR和查詢字和查詢字 偶地址偶地址： 由由OCW3中中RR和和RIS位設定讀取位設定讀取IRR或或ISR， 由由OC

25、W3中中P位設定讀取位設定讀取查詢字查詢字（反映（反映8259A是否有中斷請是否有中斷請求）求） 奇地址奇地址時讀取的都是時讀取的都是IMR（隨時）（隨時）569.1.4 8259A9.1.4 8259A芯片的控制字及其工作方式芯片的控制字及其工作方式 A0 RD WR CS功能 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1寫入ICW1、OCW2和OCW3寫入ICW2ICW4和OCW1讀出IRR、ISR和查詢字讀出IMR數據總線高阻狀態(tài)數據總線高阻狀態(tài)只有兩個地址，只有兩個地址，如何區(qū)分？如何區(qū)分？579.1.4 8259A9.1.4 8259A芯片的控制字及

26、其工作方式芯片的控制字及其工作方式注意的幾個問題：注意的幾個問題： 系統(tǒng)進入中斷會系統(tǒng)進入中斷會自動使自動使IF=0，在中斷子程序中可以人為的，在中斷子程序中可以人為的加入加入STI（開中斷）指令（開中斷）指令，使系統(tǒng)能夠相應更高級的中斷，使系統(tǒng)能夠相應更高級的中斷，形成形成中斷嵌套中斷嵌套 每個中斷處理子程序結束之前必須執(zhí)行每個中斷處理子程序結束之前必須執(zhí)行中斷結束命令中斷結束命令EOI，清除對應的清除對應的ISn位，并執(zhí)行位，并執(zhí)行中斷返回指令（中斷返回指令（IRET）58初始化初始化開中斷開中斷開中斷開中斷關中斷關中斷中斷結束命令中斷結束命令中斷返回中斷返回開中斷開中斷關中斷關中斷中斷結

27、束命令中斷結束命令中斷返回中斷返回IR3請求中斷請求中斷IR2中斷處理程序中斷處理程序主程序主程序IR2請求中斷請求中斷中斷全嵌套方式中斷全嵌套方式的流程的流程清除清除IS2清除清除IS3IR3中斷處理程序中斷處理程序599.1.4 8259A9.1.4 8259A芯片的控制字及其工作方式芯片的控制字及其工作方式3. 8259A級聯(lián)使用的初始化程序舉例級聯(lián)使用的初始化程序舉例 某系統(tǒng)中設置兩片某系統(tǒng)中設置兩片8259A實現中斷控制，他們之間采用實現中斷控制，他們之間采用級聯(lián)方式連接。從級聯(lián)方式連接。從8259A的的INT端和主端和主8259A的的IR3端相連。主端相連。主8259A的的IR0和

28、和IR5端上分別引入兩個中斷請求，從端上分別引入兩個中斷請求，從8259A的的IR2和和IR3端上也分別引入兩個中斷請求。端上也分別引入兩個中斷請求。609.1.4 8259A9.1.4 8259A芯片的控制字及其工作方式芯片的控制字及其工作方式 主主8259A引入的中斷類型碼分別為引入的中斷類型碼分別為40H和和45H，他們的中斷，他們的中斷服務程序在同一段中，其段基址為服務程序在同一段中，其段基址為1000H，偏移地址分別，偏移地址分別為為1050H和和2060H 從從8259A的的IR2和和IR3的中斷類型碼為的中斷類型碼為32H和和33H，中斷服務，中斷服務程序的段基址為程序的段基址為2000H，偏移地址分別為，偏移地址分別為5440H和和3620H 首先應將首先應將4個中斷入口寫入中斷入口地址表中個中斷入口寫入中斷入口地址表中61從從:IR2:32H 2000H:5440HIR3:33H 2000H:3620H主：主：IR0:40H 1000H:1050HIR3:45H 1000H:2060H62主主