微型計算機中斷系統(tǒng)

1、第第7 7章章 微型計算機中斷系統(tǒng)微型計算機中斷系統(tǒng)2022-5-281第第7 7章章 微型計算機中斷系統(tǒng)微型計算機中斷系統(tǒng) 課題導入課題導入 CPUCPU與外設間的數(shù)據(jù)傳送方式與外設間的數(shù)據(jù)傳送方式 程序控制方式程序控制方式 無條件傳送無條件傳送 條件傳送（查詢方式）條件傳送（查詢方式） 中斷方式中斷方式 直接存貯器存取直接存貯器存取(DMA)(DMA)方式方式第第7 7章章 微型計算機中斷系統(tǒng)微型計算機中斷系統(tǒng)2022-5-282第第7 7章章 微型計算機中斷系統(tǒng)微型計算機中斷系統(tǒng) 7-1 7-1 概述概述7-2 7-2 中斷處理過程中斷處理過程7-3 7-3 中斷優(yōu)先級和中斷嵌套中斷優(yōu)先

2、級和中斷嵌套7-4 7-4 可編程中斷控制器可編程中斷控制器8259A8259A第第7 7章章 微型計算機中斷系統(tǒng)微型計算機中斷系統(tǒng)2022-5-2837-1 7-1 概述概述一、中斷概念一、中斷概念 在在CPUCPU正常執(zhí)行程序過程中，由于內部或外部某個正常執(zhí)行程序過程中，由于內部或外部某個非預料事件非預料事件的發(fā)生，的發(fā)生，強迫強迫CPUCPU暫時停止正在執(zhí)行的程序暫時停止正在執(zhí)行的程序，而轉向對發(fā)生的事件進行處理，事件處理結束后又能回而轉向對發(fā)生的事件進行處理，事件處理結束后又能回到原中止的程序，接著中止前的狀態(tài)繼續(xù)執(zhí)行原來的程到原中止的程序，接著中止前的狀態(tài)繼續(xù)執(zhí)行原來的程序，這一過程

3、稱為序，這一過程稱為中斷中斷。-特殊的服務程序。特殊的服務程序。 為處理某種隨機事件而事前安排的一段程序。為處理某種隨機事件而事前安排的一段程序。第第7 7章章 微型計算機中斷系統(tǒng)微型計算機中斷系統(tǒng)2022-5-284中斷服務程序中斷服務程序1 1中斷服務程序中斷服務程序2 2非預料事件非預料事件1 1CPUCPU執(zhí)行流程執(zhí)行流程非預料事件非預料事件2 2第第7 7章章 微型計算機中斷系統(tǒng)微型計算機中斷系統(tǒng)2022-5-285第第7 7章章 微型計算機中斷系統(tǒng)微型計算機中斷系統(tǒng)2022-5-2861 1 中斷源中斷源引起引起程序中斷程序中斷的事件，發(fā)出中斷請求的的事件，發(fā)出中斷請求的來源。來源

4、。內部中斷源：內部中斷源：由處理機內部產(chǎn)生的中斷事件。如除數(shù)為由處理機內部產(chǎn)生的中斷事件。如除數(shù)為 零、溢出、中斷指令（零、溢出、中斷指令（INT nINT n）等。）等。外部中斷源：外部中斷源：由處理機外部設備產(chǎn)生。如硬件時鐘定時由處理機外部設備產(chǎn)生。如硬件時鐘定時 到、設備出現(xiàn)故障等等。到、設備出現(xiàn)故障等等。第第7 7章章 微型計算機中斷系統(tǒng)微型計算機中斷系統(tǒng)2022-5-287CPUCPU執(zhí)行流程執(zhí)行流程中斷服務程序中斷服務程序1 1 中斷服務程序中斷服務程序2 2非預料事件非預料事件2 2非預料事件非預料事件1 12 2 中斷響應中斷響應3 3 中斷服務程序中斷服務程序4 4 中斷向量

5、表中斷向量表5 5 中斷優(yōu)先級中斷優(yōu)先級6 6 中斷屏蔽中斷屏蔽第第7 7章章 微型計算機中斷系統(tǒng)微型計算機中斷系統(tǒng)2022-5-288二、二、8088/8086CPU8088/8086CPU的中斷分類的中斷分類按中斷源的不同，可分為按中斷源的不同，可分為內部中斷內部中斷和和外部中斷外部中斷。內部中斷內部中斷外部中斷外部中斷異常中斷異常中斷軟件中斷軟件中斷可屏蔽中斷可屏蔽中斷非屏蔽中斷非屏蔽中斷異常事件引起異常事件引起中斷指令引起中斷指令引起INTRINTR中斷中斷NMINMI中斷中斷第第7 7章章 微型計算機中斷系統(tǒng)微型計算機中斷系統(tǒng)2022-5-2891 1 外部中斷（硬件中斷）外部中斷（

6、硬件中斷）8 80 08 88 8GNDGNDA14A14A13A13A12A12A11A11A10A10A9A9A8A8AD7AD7AD6AD6AD5AD5AD4AD4AD3AD3AD2AD2AD1AD1AD0AD0NMINMIINTRINTRCLKCLKGNDGND最大組態(tài)（最小組態(tài)）最大組態(tài)（最小組態(tài)）VCCVCCA15A15A16/S3A16/S3A17/S4A17/S4A18/S5A18/S5A19/S6A19/S6(HIGH)(SSO)(HIGH)(SSO)MN/MXMN/MXRDRDRQ/GT0(HOLD)RQ/GT0(HOLD)RQ/GT1(HLDA)RQ/GT1(HLDA)L

7、OCK(WR)LOCK(WR)S2(IO/M)S2(IO/M)S1(DT/R)S1(DT/R)S0(DEN)S0(DEN)QS0(ALE)QS0(ALE)QS1(INTA)QS1(INTA)TESTTESTREADYREADYRESETRESET 指外部硬件通過指外部硬件通過CPUCPU的的 INTRINTR引腳或引腳或NMINMI引腳引腳 發(fā)出中斷請求引起的發(fā)出中斷請求引起的 中斷。中斷。 當當INTRINTR上有上有高電平高電平信號信號 當當NMINMI上有上有上升沿上升沿信號信號第第7 7章章 微型計算機中斷系統(tǒng)微型計算機中斷系統(tǒng)2022-5-2810 可屏蔽中斷可屏蔽中斷（Interr

8、uptInterrupt） 由由INTRINTR引腳引起的中斷，稱引腳引起的中斷，稱可屏蔽中斷可屏蔽中斷。 CPUCPU是否響應是否響應INTRINTR引腳上的中斷請求取決于引腳上的中斷請求取決于IFIF標志：標志： IF=1IF=1，CPUCPU響應響應INTRINTR引腳上的中斷請求。引腳上的中斷請求。 IF=0IF=0，CPUCPU不響應不響應INTRINTR引腳上的中斷請求。引腳上的中斷請求。 非屏蔽中斷非屏蔽中斷（Non-MaskableNon-Maskable Interrupt Interrupt） 由由NMINMI引腳引起的中斷，稱引腳引起的中斷，稱非屏蔽中斷非屏蔽中斷。 當當

9、NMINMI引腳上產(chǎn)生上升沿信號，引腳上產(chǎn)生上升沿信號，CPUCPU必響應此中斷請求，必響應此中斷請求， 即即NMINMI引腳上的中斷請求引腳上的中斷請求不受不受IFIF標志的控制標志的控制，IFIF不能屏蔽不能屏蔽NMINMI 引腳上的中斷請求。中斷類型號是引腳上的中斷請求。中斷類型號是2 2，入口地址在，入口地址在0008H-0008H-000BH000BH的的4 4個單元中。個單元中。第第7 7章章 微型計算機中斷系統(tǒng)微型計算機中斷系統(tǒng)2022-5-2811指指CPUCPU執(zhí)行某些特殊操作或由執(zhí)行某些特殊操作或由INTINT指令引起的中斷。指令引起的中斷。2 2 內部中斷（軟中斷）內部中

10、斷（軟中斷）(2)(2)單步中斷單步中斷 標志寄存器中標志寄存器中TF=1TF=1，CPUCPU會產(chǎn)生一個會產(chǎn)生一個向量碼為向量碼為1的中斷，的中斷，使使CPUCPU轉向單步中斷的程序。轉向單步中斷的程序。主要應用于程序調試。主要應用于程序調試。(1)(1)除法錯中斷除法錯中斷-方式方式0 0中斷中斷 執(zhí)行除法指令時，除數(shù)為執(zhí)行除法指令時，除數(shù)為0 0或商超出寄存器最大值范圍，或商超出寄存器最大值范圍，CPUCPU會產(chǎn)生一個會產(chǎn)生一個向量碼為向量碼為0 0的中斷。的中斷。(3)(3)斷點中斷斷點中斷-方式方式3 3中斷中斷 CPUCPU在執(zhí)行專門用作設置斷點的指令時，會產(chǎn)生在執(zhí)行專門用作設置斷

11、點的指令時，會產(chǎn)生向量碼向量碼為為3 3的中斷，的中斷，主要應用于程序調試中設置斷點。主要應用于程序調試中設置斷點。第第7 7章章 微型計算機中斷系統(tǒng)微型計算機中斷系統(tǒng)2022-5-2812(5)(5)用戶自定義的軟件中斷用戶自定義的軟件中斷 用戶可以用用戶可以用INT nINT n指令來產(chǎn)生軟件中斷，其中指令來產(chǎn)生軟件中斷，其中n n為由用戶確為由用戶確定的一個字節(jié)的中斷向量碼。定的一個字節(jié)的中斷向量碼。(4)(4)溢出中斷溢出中斷-方式方式4 4中斷中斷 CPUCPU在執(zhí)行算術運算指令時，如果發(fā)生溢出（在執(zhí)行算術運算指令時，如果發(fā)生溢出（OF=1OF=1），），通過隨后的溢出中斷指令通過隨

12、后的溢出中斷指令INTOINTO，會產(chǎn)生，會產(chǎn)生向量碼為向量碼為4 4的中斷。的中斷。如：如：ADD AX,VALUE ADD AX,VALUE INTO INTO總之總之，內部中斷的中斷向量或者由，內部中斷的中斷向量或者由CPUCPU規(guī)定，或者由用戶規(guī)定，或者由用戶預先給定。預先給定。CPUCPU本身或通過軟件指令即可獲得本身或通過軟件指令即可獲得中斷向量碼中斷向量碼。第第7 7章章 微型計算機中斷系統(tǒng)微型計算機中斷系統(tǒng)2022-5-2813DOS常用的軟中斷命令常用的軟中斷命令軟中斷指令軟中斷指令功能功能入口參數(shù)入口參數(shù)出口參數(shù)出口參數(shù)INT 20H程序正常退出程序正常退出無無無無INT

13、21H系統(tǒng)功能調用系統(tǒng)功能調用AH=功能號功能號相應出口號相應出口號INT 22H結束退出結束退出INT 23HCtrl-break處處理理INT 24H出錯退出出錯退出INT 25H讀磁盤讀磁盤AL=驅動器號驅動器號 CX=讀入扇區(qū)數(shù)讀入扇區(qū)數(shù) DX=起始邏輯扇區(qū)號起始邏輯扇區(qū)號DS:BX=內存緩沖區(qū)地址內存緩沖區(qū)地址CF=0成功成功CF=1出錯出錯INT 26H寫磁盤寫磁盤INT 27H駐留退出駐留退出DS:DX=程序長度程序長度第第7 7章章 微型計算機中斷系統(tǒng)微型計算機中斷系統(tǒng)2022-5-2814一、一、CPUCPU響應中斷的過程響應中斷的過程 只要滿足響應條件，在只要滿足響應條件，

14、在執(zhí)行完當前指令執(zhí)行完當前指令后，后，CPUCPU內部內部硬件會自動完成下列響應中斷的過程：硬件會自動完成下列響應中斷的過程：7-2 7-2 中斷處理過程中斷處理過程 可屏蔽中斷可屏蔽中斷INTRINTR中斷處理的過程可分為中斷處理的過程可分為中斷請求中斷請求、中斷中斷響應響應、保護現(xiàn)場保護現(xiàn)場、中斷處理中斷處理、恢復現(xiàn)場和恢復現(xiàn)場和中斷返回中斷返回五個步驟。五個步驟。CPUCPU響應中斷必須具備三個條件：響應中斷必須具備三個條件： 外設提出中斷申請外設提出中斷申請 本中斷位未被屏蔽本中斷位未被屏蔽 中斷允許中斷允許第第7 7章章 微型計算機中斷系統(tǒng)微型計算機中斷系統(tǒng)2022-5-2815 取

15、中斷類型號取中斷類型號N(N(放入內部暫存器放入內部暫存器) ) 當前當前PSWPSW的內容入棧的內容入棧 清清IFIF、TFTF標志為標志為0 0 當前當前CSCS的內容入棧的內容入棧 當前當前IPIP的內容入棧的內容入棧 取內存單元取內存單元(0:N(0:N4)4)字字內容送內容送IPIP 取中斷子程序取中斷子程序 取內存單元取內存單元(0:N(0:N4+2)4+2)字內容送字內容送CSCS 入口地址入口地址 此時此時CS:IPCS:IP指向中斷處理程序的入口，開始執(zhí)行中斷程序。指向中斷處理程序的入口，開始執(zhí)行中斷程序。 中斷處理程序結束后，從堆棧中依次彈出中斷處理程序結束后，從堆棧中依次

16、彈出IPIP、CSCS和和PSWPSW，返回主程序斷點處，繼續(xù)執(zhí)行原來的程序。返回主程序斷點處，繼續(xù)執(zhí)行原來的程序。保護現(xiàn)場保護現(xiàn)場第第7 7章章 微型計算機中斷系統(tǒng)微型計算機中斷系統(tǒng)2022-5-28168086/80888086/8088的中斷響應過程的中斷響應過程 第第7 7章章 微型計算機中斷系統(tǒng)微型計算機中斷系統(tǒng)2022-5-2817二、二、 中斷源的識別（也稱中斷查詢）中斷源的識別（也稱中斷查詢） 所謂中斷源的識別，是指當所謂中斷源的識別，是指當CPU要響應要響應某個中斷源的中斷請求時，如何找到該某個中斷源的中斷請求時，如何找到該中斷源的中斷服務程序入口地址，執(zhí)行中斷源的中斷服務程

17、序入口地址，執(zhí)行相應的中斷處理程序，進行中斷處理。相應的中斷處理程序，進行中斷處理。 第第7 7章章 微型計算機中斷系統(tǒng)微型計算機中斷系統(tǒng)2022-5-2818 (1) 軟件法軟件法 軟件法是利用程序來識別中斷源。軟件法是利用程序來識別中斷源。CPU響應中斷后，硬件只提供一個中斷入響應中斷后，硬件只提供一個中斷入，所有的中斷源都從這個中斷入口進入中斷源識所有的中斷源都從這個中斷入口進入中斷源識別程序，再依照事先編好的中斷源的優(yōu)先級次別程序，再依照事先編好的中斷源的優(yōu)先級次序，依次查詢每個中斷源的中斷請求觸發(fā)器的序，依次查詢每個中斷源的中斷請求觸發(fā)器的狀態(tài)，若某個觸發(fā)器的狀態(tài)為狀態(tài)，若某個觸發(fā)器

18、的狀態(tài)為“1”，則找到了，則找到了申請中斷的中斷源，即轉去執(zhí)行相應中斷處理申請中斷的中斷源，即轉去執(zhí)行相應中斷處理程序。程序。第第7 7章章 微型計算機中斷系統(tǒng)微型計算機中斷系統(tǒng)2022-5-2819如：如：JB中斷源中斷源1的觸發(fā)器，的觸發(fā)器，ZDCHL1； JB中斷源中斷源2的觸發(fā)器，的觸發(fā)器，ZDCHL2； JB中斷源中斷源3的觸發(fā)器，的觸發(fā)器，ZDCHL3； JB中斷源中斷源4的觸發(fā)器，的觸發(fā)器，ZDCHL4； JB中斷源中斷源5的觸發(fā)器，的觸發(fā)器，ZDCHL5； 第第7 7章章 微型計算機中斷系統(tǒng)微型計算機中斷系統(tǒng)2022-5-2820 ZDCHL1:中斷源中斷源1的處理程序的處理程

19、序ZDCHL2:中斷源中斷源2的處理程序的處理程序ZDCHL3:中斷源中斷源3的處理程序的處理程序ZDCHL4:中斷源中斷源4的處理程序的處理程序ZDCHL5:中斷源中斷源5的處理程序的處理程序 第第7 7章章 微型計算機中斷系統(tǒng)微型計算機中斷系統(tǒng)2022-5-2821(2) 矢量中斷法矢量中斷法 矢量中斷法矢量中斷法 是將每個設備的中斷服務程序的入口地址是將每個設備的中斷服務程序的入口地址集中放在中斷向量表中，集中放在中斷向量表中，CPU響應中斷后，根據(jù)中斷響應中斷后，根據(jù)中斷類型號查找中斷向量表，找出中斷服務程序的入口地類型號查找中斷向量表，找出中斷服務程序的入口地址址。 第第7 7章章

20、微型計算機中斷系統(tǒng)微型計算機中斷系統(tǒng)2022-5-2822 不同的中斷源有自己特定的中斷向量碼，將不同的中斷源有自己特定的中斷向量碼，將中斷向量碼中斷向量碼乘乘4 4，即左移兩位，就形成，即左移兩位，就形成中斷向量的地址中斷向量的地址。由該地址開始的。由該地址開始的連續(xù)連續(xù)4 4個字節(jié)個字節(jié)中分別存放中分別存放1616位的中斷服務程序位的中斷服務程序入口地址偏移量入口地址偏移量和和1616位的位的段基地址段基地址。當利用中斷向量碼乘。當利用中斷向量碼乘4 4獲得中斷向量地址獲得中斷向量地址后，將段基地址送入后，將段基地址送入CSCS并左移并左移4 4位，再加上偏移量就形成了位，再加上偏移量就形

21、成了該中斷源的該中斷源的中斷服務程序入口地址中斷服務程序入口地址。中斷向量表中斷向量表 在在8086/80888086/8088內存的開始內存的開始1K1K字節(jié)（字節(jié)（0 03FFH3FFH）建立了一個建立了一個中斷向量表。該表將不同的中斷源與其相對應的中斷服務程中斷向量表。該表將不同的中斷源與其相對應的中斷服務程序入口聯(lián)系在一起。知道了中斷源，利用中斷向量表可以自序入口聯(lián)系在一起。知道了中斷源，利用中斷向量表可以自動地轉向相應的中斷服務程序。動地轉向相應的中斷服務程序。第第7 7章章 微型計算機中斷系統(tǒng)微型計算機中斷系統(tǒng)2022-5-2823中斷向量表中斷向量表 第第7 7章章 微型計算機中

22、斷系統(tǒng)微型計算機中斷系統(tǒng)2022-5-2824分析：分析：入口地址入口地址1000:0580H1000:0580H。 30H30H4 = 4 = 0000:00C0H0000:00C0H 0000:00C1H 0000:00C1H 0000:00C2H 0000:00C2H 0000:00C3H 0000:00C3H例例1 1：請寫出請寫出向量碼為向量碼為8080的中斷向量在向量表中的存放位置。的中斷向量在向量表中的存放位置。80804=320=4=320=0000:0140H 0000:0140H 偏移量低位偏移量低位 0000:0141H 0000:0141H 偏移量高位偏移量高位 000

23、0:0142H 0000:0142H 段地址低位段地址低位 0000:0143H 0000:0143H 段地址高位段地址高位例例2 2：向量碼為：向量碼為30H30H的中斷處理程序的的中斷處理程序的入口地址為入口地址為1000:0580H1000:0580H， 試分析這個中斷向量在中斷向量表中的存放情況。試分析這個中斷向量在中斷向量表中的存放情況。第第7 7章章 微型計算機中斷系統(tǒng)微型計算機中斷系統(tǒng)2022-5-2825如何獲取中斷類型號如何獲取中斷類型號? ?不同的中斷源，不同的中斷源，CPUCPU獲取中斷類型號的方法不同獲取中斷類型號的方法不同。第第7 7章章 微型計算機中斷系統(tǒng)微型計算機

24、中斷系統(tǒng)2022-5-2826三、中斷服務子程序中斷服務子程序（略）（略）第第7 7章章 微型計算機中斷系統(tǒng)微型計算機中斷系統(tǒng)2022-5-2827向量類型向量類型 INTACLKAD7AD0T1T2T3T4第第 一一 個個中斷響應周期中斷響應周期T1T2T3T4第第 二二 個個中斷響應周期中斷響應周期四、中斷響應周期時序中斷響應周期時序 CPU從引腳從引腳 INTA 發(fā)中斷響應信號，發(fā)中斷響應信號， 接口芯片接收此信號，把中斷類型號準備好；同時接口芯片接收此信號，把中斷類型號準備好；同時ISRi=1,IRRi=0。 CPU再從引腳再從引腳 INTA 發(fā)中斷響應信號，發(fā)中斷響應信號， 接口芯片

25、接此信號后，將中斷類型號送至數(shù)據(jù)總線上；接口芯片接此信號后，將中斷類型號送至數(shù)據(jù)總線上； CPU從數(shù)據(jù)總線獲取中斷類型號從數(shù)據(jù)總線獲取中斷類型號。第第7 7章章 微型計算機中斷系統(tǒng)微型計算機中斷系統(tǒng)2022-5-2828 當有多個中斷源同時產(chǎn)生中斷申請時，當有多個中斷源同時產(chǎn)生中斷申請時，CPUCPU應能進行應能進行合理響應。合理響應。先響應優(yōu)先權最高的中斷源，再響應優(yōu)先級先響應優(yōu)先權最高的中斷源，再響應優(yōu)先級較低的中斷源。較低的中斷源。7-3 7-3 中斷優(yōu)先級和中斷嵌套中斷優(yōu)先級和中斷嵌套 高高 低低 內中斷內中斷( ( 除零，除零，INTINT指令，斷點，指令，斷點，INTOINTO指令指令 ) ) 非屏蔽中斷非屏蔽中斷 可屏蔽中斷可屏蔽中斷 內中斷內中斷( ( 單步單步 ) ) 低低優(yōu)先級優(yōu)先級 當當CPUC