第六章 中斷系統(tǒng)

第六章中斷系統(tǒng)本章內容提要1. 中斷的基本概念;2. 8086CPU的中斷源與向量中斷技術;3. 8086CPU的中斷處理過程。1(1)

中斷的意義(為什么要引入中斷?);(2)

中斷的原理(如何實現(xiàn)中斷?);什么是中斷源;中斷允許位的作用;中斷的過程;多個中斷的實現(xiàn);(3)

8086/8088CPU中斷系統(tǒng)。2中斷的基本概念中斷及中斷源1、引入中斷的緣由(1)同步操作——CPU與外設同步工作,提高計算機系統(tǒng)工作效率。(2)實現(xiàn)實時處理——CPU及時處理外部事件。(3)故障處理 由此可見,中斷的實質是CPU按某種策略執(zhí)行一段特定程序。3中斷的定義 中斷是一個過程,是指CPU正常運行時,由于某種隨機發(fā)生的外部事件而使它暫停執(zhí)行當前程序,轉而執(zhí)行另外一段程序,完成后再返回暫停處繼續(xù)執(zhí)行原來的程序。 與中斷技術有關的術語中斷源——引起程序中斷的事件稱為中斷源;斷點——中斷響應時的程序暫停點稱為斷點;中斷服務程序——響應中斷后執(zhí)行的一段程序稱為中斷服務程序,中斷服務程序通常實現(xiàn)中斷源所期望的處理。4中斷處理過程中斷的處理過程包括中斷請求、中斷響應、中斷服務和中斷返回四個階段。主程序斷點中斷服務程序繼續(xù)執(zhí)行主程序有中斷源申請中斷中斷返回中斷處理過程示意圖進入中斷服務5中斷申請與中斷響應中斷申請中斷源發(fā)出中斷申請信號啟動一個可能的中斷過程。通過中斷允許標志位(IF)CPU可決定是否相應中斷。中斷開放與中斷屏蔽。中斷響應響應條件:中斷已開放、系統(tǒng)中沒有DMA操作、CPU已執(zhí)行完當前指令。響應動作:保存斷點地址與標志位狀態(tài)、CPU轉移到中斷服務子程序。6中斷服務程序中斷服務程序實際上是完成某一特定功能的子程序;中斷服務程序中通常包括現(xiàn)場保護與現(xiàn)場恢復等操作。中斷返回中斷服務完畢后,CPU將返回到中斷前的地址(斷點)繼續(xù)執(zhí)行主程序。7中斷過程與子程序調用過程的異同中斷可以是一個隨機過程,子程序調用只能是程序刻意安排好的;8中斷系統(tǒng)及其功能1、能響應中斷、處理中斷與返回主程序 這是中斷系統(tǒng)的基本功能。2、能實現(xiàn)優(yōu)先權排隊 應具備處理多個中斷源的能力。3、能實現(xiàn)中斷嵌套功能 按優(yōu)先權順序處理多重中斷。98086/8088中斷結構8086/8088采用向量中斷結構 所謂中斷向量,也就是中斷服務程序的入口地址(包括段基址和偏移量)。

CPU要求每個中斷源提供一個特定中斷類型號n供CPU識別,其結構示意圖如下:中斷類型號n

類型0中斷向量

類型1中斷向量

類型2中斷向量

類型3中斷向量中斷向量表0H4H8H0CH3FFHn×4為中斷向量在中斷向量表中的首地址

類型0FFH中斷向量10 8086/8088中斷系統(tǒng)的關鍵問題在于CPU如何獲取中斷類型號n。CPU響應中斷后,一旦確定了中斷類型號n,其后的工作都由CPU自動完成,如保護斷點、查找相應中斷向量(即中斷服務程序入口地址)等。118086/8088中斷源構成中斷源構成示意圖中斷控制邏輯除法錯中斷軟中斷INT

n溢出中斷單步中斷非屏蔽中斷NMI可屏蔽中斷INTR&&&OFTFIF標志位8086/8088CPU12外部中斷 第一個總線周期表示CPU正在響應一個中斷,通知申請中斷的設備準備送出中斷類型號。第二個周期中,CPU讀取數(shù)據(jù)總線AD7～AD0,所得字節(jié)作為中斷類型號。因此,該段時間內接口電路應把中斷類型號送上數(shù)據(jù)總線的低8位,使8086/8088CPU可從申請中斷的接口電路中獲取單字節(jié)的中斷類型號n。n外設送出中斷類型號CLKALEINTAAD7～AD0T1第1個INTA周期第2個INTA周期空閑狀態(tài)T2T3T4TITIT1T2T3T413非屏蔽中斷引腳NMI當8086/8088CPU的NMI引腳上有上升沿脈沖出現(xiàn)時,表明有非屏蔽中斷申請信號。NMI信號比INTR信號優(yōu)先級高且不能被屏蔽。NMI中斷的類型號已預先定義為類型2因而在響應NMI中斷時,不要求外部向CPU提供中斷類型號。14

內部中斷特定類型類型0——除法出錯中斷類型1——單步中斷類型3——斷點中斷類型4——溢出中斷軟件中斷INTn軟件中斷指用戶可用指令INTn定義的中斷,其作用與子程序調用相當,只不過這里的子程序入口地址預先存放在中斷入口地址表中。軟件中斷類型號由指令給出。15中斷處理過程示意圖INTR=1?內部中斷?當前指令執(zhí)行完NMI=1?TF=1?執(zhí)行下一條指令從指令或內部獲取中斷類型號內置中斷類型號2IF=1?從外部總線讀取中斷類型號內置中斷類型號1IF=1?NNNNYYYYYYNNF入棧令TEMP=TF令F=0,TF=0保護斷點查中斷向量表進入中斷服務程序NMI=1?TEMP=1?先執(zhí)行NMI中斷服務先執(zhí)行單步中斷服務YNYN執(zhí)行中斷服務程序保護斷點F出棧16

8086/8088CPU中斷向量表1、PC/XT微機中斷向量表內容2、設置中斷向量表的方法(預置)

使用中斷前,應將中斷服務程序入口地址預置入中斷向量表的相應位置,有三種預置方法。1718中斷向量預置方法1在程序設計時定義一個如下格式的數(shù)據(jù)段VECDATA SEGMENTAT0 ORG N*4INTSUB DWSUBOFFSET,SUBSEGVECDATA ENDS

其中:N為常數(shù),是要用到的中斷類型號;SUBSEG表示中斷服務程序入口的段基址;SUBOFFSET表示段內偏移地址。19中斷向量預置方法2用傳送指令,把中斷服務程序的入口地址(中斷向量)置入中斷向量表中。程序如下:VECDATA SEGMENTAT0 ORGN*4INTSUB DW2DUP(?)VECDATA ENDSVECSET SEGMENTASSUME CS:VECSET，DS:VECDATAVECINT PROCFAR MOV AX，VECDATA MOV DS，AX MOV INTSUB，SUBOFFSETMOV INTSUB+2，SUBSEG RETVECINT ENDPVECSET ENDS ENDVECINT20中斷向量預置方法3借助DOS功能調用INT21H,可以把中斷服務程序的入口地址置入中斷向量表中。AH預置功能號25H;AL預置要設置的中斷類型號;DS:DX中預置中斷服務程序的入口地址(包括段地址和偏移地址)。執(zhí)行指令INT2lH后,就把中斷服務程序的入口地址置入中斷向量表內的適當位置。21中斷向量地址的獲取用INT2lH功能調用獲取中斷服務程序的入口地址AH中預置入功能號35H;AL中預置入中斷類型號。執(zhí)行INT21H指令后,ES和BX中分別是中斷服務程序入口的段基址和偏移地址。22中斷優(yōu)先權管理1、8086/8088CPU中斷源優(yōu)先權順序由高到低排列:

除法錯INTn溢出中斷NMIINTR單步中斷。2、微機系統(tǒng)中,往往有多個外部中斷源,但8086/8088CPU外部硬件中斷申請引腳只有INTR。針對多個外部中斷源,可采用軟件查詢法或使用中斷優(yōu)先權管理專用芯片(8259A)。3、軟件查詢法。23軟件查詢法硬件軟件查詢法需要硬件電路支持中斷類型碼設置≥1中斷A中斷B中斷C中斷D中斷E中斷F中斷G中斷HINTR端口INTP