微機(jī)原理與接口技術(shù)課件-7.中斷向量表(已看)

中斷之概念“中斷”意思為打斷操作的順序。CPU正在執(zhí)行程序，有個(gè)“中斷”打斷了指令的正常執(zhí)行順序，使得CPU中止正在執(zhí)行的程序轉(zhuǎn)而去執(zhí)行被稱為中斷服務(wù)程序（ISR）的其它程序。第一頁第二頁，共53頁。中斷之目的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中引入中斷的目的主要有兩個(gè)：數(shù)據(jù)的傳送；異常的處理；第二頁第三頁，共53頁。中斷之種類外部中斷：來自處理器外部的中斷，如鍵盤引起的中斷；內(nèi)部中斷：由處理器電路或中斷指令產(chǎn)生的中斷，如除0中斷，int指令等。第三頁第四頁，共53頁。8086的中斷向量表存放各類中斷的中斷服務(wù)程序的入口地址CS:IP（段CS和偏移IP）——中斷向量表的地址位于內(nèi)存的00000H～003FFH，大小為1KB，共256個(gè)中斷向量(中斷向量表)每個(gè)中斷向量占用4Bytes，低字為段內(nèi)偏移IP，高字為段基址CS根據(jù)中斷類型號(hào)n獲得中斷服務(wù)程序入口的方法:中斷向量在IVT中的存放地址＝4×n(中斷向量地址)第四頁第五頁，共53頁。初始化——將中斷服務(wù)程序的入口地址放入向量表例：中斷類型碼n為48H的中斷處理子程序的名字為int48h.高8位低8位第五頁第六頁，共53頁。內(nèi)部中斷的種類

除法溢出：類型號(hào)0，執(zhí)行除法指令時(shí)，若發(fā)現(xiàn)除數(shù)為0或商大于目的操作數(shù)所能表達(dá)的范圍時(shí)產(chǎn)生。單步中斷：類型號(hào)1，TF=1時(shí)產(chǎn)生（當(dāng)前指令需執(zhí)行完）。斷點(diǎn)中斷：類型號(hào)3，這是一個(gè)軟件中斷，即INT3指令。一般用于程序調(diào)試，在斷點(diǎn)中斷服務(wù)程序中，可顯示有關(guān)寄存器、存儲(chǔ)單元等內(nèi)容，以便程序員分析到斷點(diǎn)為止程序是否正確。溢出中斷：類型號(hào)4，這是一個(gè)軟件中斷，即INTO指令。若算術(shù)指令的執(zhí)行結(jié)果發(fā)生舉出（OF=1），則執(zhí)行指令后立即產(chǎn)生一個(gè)中斷類型碼為4的中斷。軟件中斷：即INTn指令，類型號(hào)n(0-255)。第六頁第七頁，共53頁。非屏蔽中斷：類型號(hào)2，不可用軟件屏蔽，CPU必須響應(yīng)它?？善帘沃袛啵侯愋吞?hào)n由PIC(8259)提供，IF=1時(shí)CPU才能響應(yīng)。外部中斷的種類第七頁第八頁，共53頁。與中斷有關(guān)的控制線為：NMI和INTR、INTANMI：上升沿出發(fā)。INTR：高電平出發(fā)。INTA：可屏蔽中斷的響應(yīng)信號(hào)。與(外部)中斷有關(guān)的引腳第八頁第九頁，共53頁。中斷過程五個(gè)步驟：中斷請(qǐng)求中斷判優(yōu)/排隊(duì)(有時(shí)還要進(jìn)行中斷源識(shí)別)中斷響應(yīng)中斷服務(wù)/處理中斷返回請(qǐng)求排隊(duì)響應(yīng)服務(wù)/處理返回IRET硬/軟INTn主程序中斷服務(wù)程序以下以外部中斷為主介紹這五個(gè)步驟。第九頁第十頁，共53頁。NMIINTR中斷邏輯軟件中斷指令溢出中斷除法錯(cuò)單步中斷非屏蔽中斷請(qǐng)求中斷控制器8259APIC8086/8088CPU內(nèi)部邏輯斷點(diǎn)中斷8086/8088中斷源類型可屏蔽中斷請(qǐng)求n43012n

內(nèi)部/軟件中斷請(qǐng)求中斷請(qǐng)求\排隊(duì)\屏蔽INTA內(nèi)部排隊(duì)中斷開關(guān)外部/硬件中斷請(qǐng)求DB中斷指令I(lǐng)NTn軟件硬件（n=0~255）第十頁第十一頁，共53頁。中斷源的識(shí)別8088/8086系統(tǒng)采用中斷類型碼n來識(shí)別不同的中斷源。每個(gè)中斷源都有一個(gè)與它相對(duì)應(yīng)的中斷類型碼n

。溢出、斷點(diǎn)、除法溢出、單步、非屏蔽中斷的類型碼為固定值（4、3、0、1、2）軟件中斷的類型碼由指令I(lǐng)NTn給出（n）可屏蔽中斷的類型碼由PIC（8259）給出（n）CPU響應(yīng)INTR中斷時(shí)，會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)中斷響應(yīng)總線周期INTA，要求PIC在第2個(gè)中斷響應(yīng)總線周期把中斷類型碼n放到數(shù)據(jù)總線上，供CPU讀入。第十一頁第十二頁，共53頁。中斷優(yōu)先級(jí)背景:系統(tǒng)有多個(gè)終端，而CPU同一個(gè)時(shí)刻只能響應(yīng)一個(gè)中斷，為了解決這個(gè)矛盾應(yīng)按中斷的輕重緩急來確定中斷的優(yōu)先級(jí)別.第十二頁第十三頁，共53頁。8088/8086系統(tǒng)中各中斷的優(yōu)先級(jí)優(yōu)先級(jí)從高到低順序如下：軟件中斷、內(nèi)部中斷(除單步中斷外)NMIINTR單步中斷高低第十三頁第十四頁，共53頁。中斷判優(yōu)中斷優(yōu)先級(jí)控制要處理兩種情況：對(duì)同時(shí)產(chǎn)生的中斷：應(yīng)首先處理優(yōu)先級(jí)別較高的中斷；若優(yōu)先級(jí)別相同，則按先來先服務(wù)的原則FIFO處理；對(duì)非同時(shí)產(chǎn)生的中斷：低優(yōu)先級(jí)別的中斷處理程序允許被高優(yōu)先級(jí)別的中斷源所中斷——即允許中斷嵌套。通常將中斷判優(yōu)與中斷源識(shí)別合并在一起進(jìn)行處理。x86系統(tǒng)中，這項(xiàng)任務(wù)由PIC(8259)和CPU(8086/8088)共同完成。第十四頁第十五頁，共53頁。CPU響應(yīng)中斷的條件內(nèi)部中斷請(qǐng)求：直接轉(zhuǎn)入中斷周期，由內(nèi)部硬件自動(dòng)執(zhí)行預(yù)定的操作。外部中斷請(qǐng)求：中斷屏蔽觸發(fā)器開放；CPU內(nèi)部是中斷開放的；沒有更高級(jí)的中斷請(qǐng)求正在被響應(yīng)或正在發(fā)出；CPU現(xiàn)行指令結(jié)束；第十五頁第十六頁，共53頁。中斷處理過程

在滿足中斷響應(yīng)條件以后，CPU就響應(yīng)中斷請(qǐng)求，并自動(dòng)關(guān)中斷，然后進(jìn)入中斷服務(wù)程序，在中斷服務(wù)程序中要完成以下工作：保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)開中斷完成輸入輸出或異常處理的服務(wù)程序關(guān)中斷恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)開中斷中斷返回第十六頁第十七頁，共53頁。8086/8088CPU的中斷響應(yīng)過程內(nèi)部中斷響應(yīng)過程：無INTA周期中斷類型碼固定(0、1、3、4)或由指令給出(n)響應(yīng)過程主要步驟： ①PUSHFLAGS ②IF=TF=0(關(guān)可屏蔽中斷和單步中斷)

③PUSHCS

④PUSH

IP

⑤取中斷向量送入IP’和CS’PUSHCS/IP/FLAGSJMPCS’:IP’第十七頁第十八頁，共53頁。中斷響應(yīng)過程（續(xù)）外部中斷響應(yīng)過程非屏蔽中斷NMI，中斷類型碼為固定(2)與內(nèi)部中斷響應(yīng)過程類似

可屏蔽中斷INTR ①INTA（1）PIC進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排隊(duì)判優(yōu)處理 ②INTA（2）PIC把中斷類型碼n放到DB上，CPU讀入

③PUSHFLAG ④IF=TF=0(關(guān)可屏蔽中斷和單步中斷)

⑤

PUSHCS

⑥PUSH

IP

⑦取中斷向量送入IP’和CS’與內(nèi)部中斷一樣第十八頁第十九頁，共53頁?？删幊讨袛嗫刂破?259APIC，ProgrammableInterruptController可對(duì)8個(gè)中斷源實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級(jí)控制

(單個(gè)管8個(gè))可擴(kuò)展至對(duì)64個(gè)中斷源實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級(jí)控制(9個(gè)管64個(gè))

可編程設(shè)置不同工作方式(多套管理方案)根據(jù)中斷源向x86提供不同中斷類型碼n(來訪者1人1號(hào))引腳分配及功能見右圖8259A第十九頁第二十頁，共53頁。8259A內(nèi)部結(jié)構(gòu)第二十頁第二十一頁，共53頁。8259A邏輯結(jié)構(gòu)及連接第二十一頁第二十二頁，共53頁。8259A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)8259A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中斷請(qǐng)求寄存器IRR保存從IR0～I(xiàn)R7來的中斷請(qǐng)求信號(hào)，某位=1表示對(duì)應(yīng)的IRi有中斷請(qǐng)求

中斷服務(wù)寄存器ISR

保存所有正在服務(wù)的中斷源，某位=1表示對(duì)應(yīng)的IRi中斷正在被服務(wù)

中斷屏蔽寄存器IMR存放中斷屏蔽字，某位=1表示對(duì)應(yīng)的IRi輸入被屏蔽

中斷優(yōu)先權(quán)判別電路

確定是否向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，中斷響應(yīng)時(shí)確定ISR的哪位應(yīng)置位及把相應(yīng)中斷的類型碼放到數(shù)據(jù)總線上

第二十二頁第二十三頁，共53頁。8259A的工作過程8259A對(duì)中斷請(qǐng)求的處理過程如下：當(dāng)某IRi有效時(shí)，IRR相應(yīng)位置1若有效的IRi未被屏蔽，則向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求INT檢測(cè)到第1個(gè)INTA信號(hào)后，置ISRi=1，IRRi=0

檢測(cè)到第2個(gè)INTA信號(hào)后，把ISRi=1中最高優(yōu)先級(jí)的中斷類型碼n放到DB上若工作在AEOI方式，在第2個(gè)INTA結(jié)束時(shí)，使ISRi復(fù)位；否則由CPU發(fā)出EOI命令使ISRi復(fù)位第二十三頁第二十四頁，共53頁。8259A的工作方式8259A的工作方式有如下幾類：中斷優(yōu)先方式與中斷嵌套中斷結(jié)束處理方式

屏蔽中斷源的方式中斷觸發(fā)方式級(jí)聯(lián)工作方式第二十四頁第二十五頁，共53頁。中斷優(yōu)先方式與中斷嵌套中斷優(yōu)先級(jí)控制方式

:固定優(yōu)先級(jí)和循環(huán)優(yōu)先級(jí)固定優(yōu)先級(jí)方式所有中斷請(qǐng)求IRi的中斷優(yōu)先級(jí)固定不變優(yōu)先級(jí)排列順序可編程改變加電后8259A的默認(rèn)方式，默認(rèn)優(yōu)先級(jí)順序從高到低為IR0～I(xiàn)R7IR7IR6IR5IR4IR3IR2IR1IR07654321032107654最低級(jí)最高級(jí)最高級(jí)最低級(jí)優(yōu)先級(jí)IR7IR6IR5IR4IR3IR2IR1IR0默認(rèn)優(yōu)先級(jí)優(yōu)先級(jí)可編程改變第二十五頁第二十六頁，共53頁。中斷優(yōu)先方式與中斷嵌套（續(xù)）循環(huán)優(yōu)先級(jí)方式

中斷源輪流處于最高優(yōu)先級(jí)，即自動(dòng)中斷優(yōu)先級(jí)循環(huán)初始優(yōu)先級(jí)順序可用編程改變某中斷請(qǐng)求IRi被處理后，其優(yōu)先級(jí)別自動(dòng)降為最低，原來比它低一級(jí)的中斷上升為最高級(jí)

IR7IR6IR5IR4IR3IR2IR1IR07654321021076543最低級(jí)最高級(jí)最高級(jí)最低級(jí)ISR內(nèi)容IR7IR6IR5IR4IR3IR2IR1IR0IR4的服務(wù)結(jié)束以前0101000001000000IR4的服務(wù)結(jié)束以后ISRi第二十六頁第二十七頁，共53頁。中斷優(yōu)先方式與中斷嵌套（續(xù)）中斷嵌套方式在中斷處理過程中允許被更高優(yōu)先級(jí)的事件所中斷稱為中斷嵌套。8259A有兩種中斷嵌套方式：普通全嵌套方式（默認(rèn)方式）

一中斷正被處理時(shí)，只有更高優(yōu)先級(jí)的事件可以打斷當(dāng)前的中斷處理過程而被服務(wù)。特殊全嵌套方式

一中斷正被處理時(shí)，允許同級(jí)或更高優(yōu)先級(jí)的事件可以打斷當(dāng)前的中斷處理過程而被服務(wù)。注:

特殊全嵌套僅用于多個(gè)8259A級(jí)連時(shí)的主8259A，而不能用于從屬8259A或單8259A系統(tǒng)。第二十七頁第二十八頁，共53頁。中斷結(jié)束處理方式當(dāng)某一IRi中斷被服務(wù)時(shí)，ISR中的相應(yīng)位ISRi=1。當(dāng)服務(wù)結(jié)束后，則必須清零該ISRi位。使ISRi=0是通過向8259A發(fā)出中斷結(jié)束命令（EOI命令）實(shí)現(xiàn)的。三種EOI命令自動(dòng)EOI（AEOI）——（自動(dòng)EOI方式）非指定EOI（NSEOI）——（正常EOI方式）指定EOI（SEOI）——（特殊EOI方式）第二十八頁第二十九頁，共53頁。

自動(dòng)EOI方式：在第2個(gè)INTA結(jié)束時(shí)，由8259A使ISRi自動(dòng)復(fù)位；因不保留當(dāng)前正在服務(wù)的中斷的狀態(tài)，故AEOI不能用于中斷嵌套方式特殊EOI方式：由CPU發(fā)出一條SEOI命令，該EOI命令中指出了所要復(fù)位的ISR的位號(hào)。

用于特殊屏蔽方式正常EOI方式：由CPU發(fā)出正常EOI命令，該EOI命令使ISRi=1的位中優(yōu)先級(jí)最高的那一位復(fù)位。用于普通全嵌套方式第二十九頁第三十頁，共53頁。屏蔽中斷源的方式普通屏蔽方式：IMR屏蔽字決定了允許或禁止某位IRi所對(duì)應(yīng)的中斷：IMi=1禁止，IMi=0允許。特殊屏蔽方式：提供了允許較低優(yōu)先級(jí)的中斷能夠得到響應(yīng)的特殊手段。原理：假定當(dāng)前正在處理IR6，先進(jìn)入特殊屏蔽方式，然后設(shè)置IM6=1。這時(shí)，除IR6外的所有中斷請(qǐng)求均能得到響應(yīng)。特殊屏蔽方式中只能用SEOI命令結(jié)束中斷。第三十頁第三十一頁，共53頁。中斷觸發(fā)方式邊沿觸發(fā)IRi出現(xiàn)上升沿表示有中斷請(qǐng)求

電平觸發(fā)IRi出現(xiàn)高電平表示有中斷請(qǐng)求應(yīng)注意及時(shí)撤除高電平,否則可能引起重復(fù)響應(yīng)在第1個(gè)INTA結(jié)束前，IRi必須保持高電平

第三十一頁第三十二頁，共53頁。級(jí)聯(lián)工作方式單片8259A可支持8個(gè)中斷源；采用多片8259A級(jí)連，可最多支持64個(gè)中斷源。n片8259A可支持7n+1個(gè)中斷源；級(jí)連時(shí)只能有一片8259A為主片，其余的均為從屬片；(一主多從)涉及到的8259A引腳包括：CAS0-CAS2SP/ENIRiINT第三十二頁第三十三頁，共53頁。級(jí)連電路連接方法最多1主8從64個(gè)中斷源主片：SP/EN接+5V;從片：SP/EN接地。第三十三頁第三十四頁，共53頁。8259A的編程使用8259A的控制命令分為:初始化命令字ICWICW1～I(xiàn)CW4向8259A寫入ICW的過程稱為初始化編程操作命令字OCW

OCW1～OCW3向8259A寫入OCW的過程稱為操作方式編程第三十四頁第三十五頁，共53頁。8259A的初始化順序8259的初始化流程如圖注意次序不可顛倒寫ICW1寫ICW2級(jí)連？寫ICW3需ICW4?寫ICW4NNYY第三十五頁第三十六頁，共53頁。ICW1——初始化字LTIM:觸發(fā)方式=1高電平觸發(fā)=0上升沿觸發(fā)SNGL:級(jí)連控制=1單片=0級(jí)連IC4:ICW4控制=1要寫ICW4=0不寫ICW4（默認(rèn)ICW4為全0）A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2D1 D0

0 x

x

x 1 LTIM xSNGL

IC4

第三十六頁第三十七頁，共53頁。8259A的控制命令字初始化8259A必須從ICW1開始寫ICW1意味著重新初始化8259A寫入ICW1后，8259A的狀態(tài)如下：清除ISR和IMR(全0)；將中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)成初始狀態(tài)：IR0最高，IR7最低；設(shè)定為一般屏蔽方式；采用非自動(dòng)中斷結(jié)束方式；狀態(tài)讀出邏輯預(yù)置為讀IRR。第三十七頁第三十八頁，共53頁。例:

某8086微機(jī)系統(tǒng)中，使用單片82C59A，中斷請(qǐng)求信號(hào)為上升沿觸發(fā)，需要設(shè)置ICW4，端口地址為20H和21H，則其初始化命令字ICW1應(yīng)為：＝13H，設(shè)置ICW1的指令為：

MOVAL，13HOUT20H，AL第三十八頁第三十九頁，共53頁。ICW2——中斷向量碼T7～T3:中斷向量碼的高5位T2～T0:最低3位為中斷源的序號(hào)IRn000～111分別對(duì)應(yīng)IR0～I(xiàn)R7由8259A根據(jù)中斷源的序號(hào)自動(dòng)填入

例如： 若ICW2命令字為48H，則IR0的中斷向量碼為48H，IR7的中斷向量碼為4FH，等等。

A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

1 T7

T6 T5 T4 T3

x

x

x第三十九頁第四十頁，共53頁。ICW3——級(jí)連控制字主片的級(jí)聯(lián)控制字

Si=1對(duì)應(yīng)IRi線上連接了從片

A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

1 S7

S6 S5 S4 S3

S2

S1

S0從片的級(jí)聯(lián)控制字

ID2～I(xiàn)D0

標(biāo)識(shí)碼，說明本從片連接到主片的哪個(gè)IR引腳上。000～111分別對(duì)應(yīng)IR0～I(xiàn)R7。

A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

1 0

0 0 0 0

ID2 ID1

ID0第四十頁第四十一頁，共53頁。ICW3——級(jí)連控制字（續(xù)）ICW3必須與主從片的連接關(guān)系一致： 例如，主片的IR4與從片的INT線連接，則主片的ICW3=10H，從片的ICW3=04H。中斷響應(yīng)時(shí)，主片通過級(jí)連線CAS2-CAS0送出被允許中斷的從片標(biāo)識(shí)碼，各從片用自己的ICW3與CAS2-CAS0比較，二者一致的從片才可發(fā)送中斷向量碼。第四十一頁第四十二頁，共53頁。ICW4——中斷結(jié)束方式字SFNM:特殊全嵌套1特殊全嵌套方式0一般全嵌套方式AEOI:自動(dòng)EOI1自動(dòng)EOI方式0非自動(dòng)EOI方式A0 D7 D6 D5D4 D3 D2 D1 D0

1 0

0 0SFNM BUF M/S AEOI

1BUF:緩沖方式M/S:主/從緩沖選擇BUFM/S11緩沖方式/主PIC10緩沖方式/從PIC0x非緩沖方式/正常第四十二頁第四十三頁，共53頁。初始化編程舉例

例:某8086微機(jī)系統(tǒng)中有一片82C59A，中斷請(qǐng)求信號(hào)為電平觸發(fā)，中斷類型碼為40H～47H，中斷優(yōu)先級(jí)管理采用普通全嵌套方式，中斷結(jié)束方式采用自動(dòng)結(jié)束方式，系統(tǒng)中未使用數(shù)據(jù)緩沖器，系統(tǒng)分配給82C59A的端口地址為20H和21H，試對(duì)該82C59A進(jìn)行初始化編程。

第四十三頁第四十四頁，共53頁。分析：由于系統(tǒng)中使用單片82C59A，所以初始化時(shí)不需要ICW3，本例中82C59A要求工作在非緩沖方式，故在硬件上將SP*/EN*接+5V，ICW4中的M／S*位無意義，可設(shè)置為0

對(duì)82C59A的初始化程序如下：

MOVAL，00011011B；設(shè)置ICW1初始化命令字

OUT20H，AL；將ICW1輸出到偶地址端口

MOVAL，01000000B；ICW2中斷類型號(hào)基值

OUT21H，AL；將ICW2送入奇地址端口

MOVAL，00000011B；ICW4OUT21H，AL ；將ICW4送入奇地址瑞口

第四十四頁第四十五頁，共53頁。8259A的操作命令字OCWOCW用于設(shè)置8259的工作狀態(tài)在初始化后寫入OCW的寫入順序可任意寫入地址要求：OCW1必須寫入奇地址端口(A0=1)OCW2，OCW3必須寫入偶地址端口(A0=0)

第四十五頁第四十六頁，共53頁。OCW1——中斷屏蔽字Mi=1中斷請(qǐng)求線IRi被屏蔽(不允許中斷)=0允許該IRi中斷OCW1將寫入IMR寄存器。A0=1時(shí)讀OCW1可讀出設(shè)置的IMR內(nèi)容。A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

1 M7

M6 M5 M4 M3

M2

M1

M0第四十六頁第四十七頁，共53頁。OCW2——中斷結(jié)束和優(yōu)先級(jí)循環(huán)

L2～L0:優(yōu)先級(jí)編碼R:優(yōu)先級(jí)自動(dòng)循環(huán)SL:指定優(yōu)先級(jí)EOI:結(jié)束中斷命令RSLEOI001非指定EOI命令(NSEOI)，全嵌套方式011指定EOI命令(SEOI)，全嵌套方式，按L2-L0編碼復(fù)位ISR101NSEOI命令，優(yōu)先級(jí)自動(dòng)循環(huán)100自動(dòng)EOI，設(shè)置優(yōu)先級(jí)自動(dòng)循環(huán)000自動(dòng)EOI，取消優(yōu)先級(jí)自動(dòng)循環(huán)(固定優(yōu)先級(jí))111SEOI命令，按L2-L0編碼循環(huán)優(yōu)先級(jí)(L2-L0設(shè)為最低優(yōu)先級(jí))110按L2-L0編碼循環(huán)優(yōu)先級(jí)(L2-L0設(shè)為最低優(yōu)先級(jí))

A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

0 R

SL EOI 0 0

L2

L1

L0第四十七頁第四十八頁，共53頁。OCW3——屏蔽方式和讀出控制字

ESMM:

允許使能特殊屏蔽方式SMM:

特殊屏蔽方式ESMMSMM11特殊屏蔽方式置位10特殊屏蔽方式復(fù)位0x非特殊屏蔽方式P(Polling):=1