《微型计算机原理与接口技术》第5版：6章-中断-xwl

1、笃学尚行笃学尚行止于至善止于至善1第七章第七章 中断技术中断技术内容提要：内容提要： 中断的基本概念中断的基本概念 外部中断响应的一般过程外部中断响应的一般过程 8086/8088中断系统中断系统 中断向量表及其初始化中断向量表及其初始化学习目标学习目标： 1掌握掌握8086内部中断的特点；内部中断的特点； 2掌握中断的基本概念；掌握中断的基本概念； 3重点深刻理解中断类型码、中断向量和中断向量表的概念，以及如何对中断服务程序寻址；重点深刻理解中断类型码、中断向量和中断向量表的概念，以及如何对中断服务程序寻址； 重点、难点：重点、难点： 中断向量表及初始化、中断服务程序寻址中断向量表及初始化、

2、中断服务程序寻址学时：学时：2 笃学尚行笃学尚行止于至善止于至善27.1 中断的基本概念中断的基本概念一、中断一、中断 CPU CPU 执行程序时，由于发生了某种随机的事件（外部或内部），执行程序时，由于发生了某种随机的事件（外部或内部），引起引起 CPUCPU暂时中断正在运行的程序暂时中断正在运行的程序，转去执行一段，转去执行一段特殊的服务程序特殊的服务程序（称为中断服务程序或中断处理程序（称为中断服务程序或中断处理程序) )，以处理该事件，该事件处理，以处理该事件，该事件处理完后又返回被中断的程序继续执行，这一过程称为中断。完后又返回被中断的程序继续执行，这一过程称为中断。特殊的服务程序：

3、特殊的服务程序： 为处理某种随机事件而事前安排的一段程序。为处理某种随机事件而事前安排的一段程序。笃学尚行笃学尚行止于至善止于至善3具有随机性具有随机性在程序中在程序中已安排好已安排好笃学尚行笃学尚行止于至善止于至善4 采用采用中断传送方式中断传送方式主要解决两个问题主要解决两个问题： 1、高速、高速 CPU 和低速和低速 I / O 设备设备之间信息传送的矛盾之间信息传送的矛盾 2、使、使 CPU 具有了一种具有了一种实时响应实时响应和处理和处理随机事件随机事件的能力的能力 中断是计算机中一种重要的技术中断是计算机中一种重要的技术。最初是为了克服对。最初是为了克服对I/OI/O接口采用接口采

4、用 查询方式使查询方式使CPUCPU利用率低而产生的；因此，最初的中断都是利用率低而产生的；因此，最初的中断都是对外部对外部 设备而言设备而言，称为，称为外部中断外部中断或或硬件中断硬件中断。 中断的建立中断的建立，避免了，避免了 CPUCPU不断检测外设状态的过程，提高了不断检测外设状态的过程，提高了CPUCPU的的 利用率提高数据传输率，实现对特殊事件的实时响应。利用率提高数据传输率，实现对特殊事件的实时响应。 随计算机系统结构的不断改进和应用技术的提高，中断应用的范围随计算机系统结构的不断改进和应用技术的提高，中断应用的范围 也随之扩大，出现了也随之扩大，出现了内部中断（内部中断（软中断

5、软中断），它是为，它是为解决计算机运行解决计算机运行 时所出现的某些随机事件以及编程方便而出现时所出现的某些随机事件以及编程方便而出现。笃学尚行笃学尚行止于至善止于至善5二、中断源二、中断源引起引起CPUCPU中断中断的事件，发出中断请求的的事件，发出中断请求的来源来源内部中断内部中断外部中断外部中断异常中断异常中断软件中断软件中断可屏蔽中断可屏蔽中断非屏蔽中断非屏蔽中断异常事件引起异常事件引起中断指令引起中断指令引起INTR中断中断NMI中断中断笃学尚行笃学尚行止于至善止于至善6 中服程序中服程序是程序设计人员根据产生中断的原因而专门编制的程序。是程序设计人员根据产生中断的原因而专门编制的程

6、序。三、中断响应三、中断响应： 当外设向当外设向CPU发出中断请求信号后，如果发出中断请求信号后，如果CPU暂停了正在执行的暂停了正在执行的 程序，接收了外设的中断请求，转去执行为外设服务的程序时，程序，接收了外设的中断请求，转去执行为外设服务的程序时， 称该过程为：称该过程为：中断响应中断响应。 中断响应的条件中断响应的条件： 1、IF1，CPU允许中断允许中断；IF0称为关中断称为关中断 2、有外设提出中断请求、有外设提出中断请求。四、中断服务程序四、中断服务程序： CPU响应中断后，转去执行响应中断后，转去执行为处理中断请求服务的程序为处理中断请求服务的程序， 这个程序称：这个程序称：中

7、断服务程序中断服务程序五、中断的优先级别五、中断的优先级别： 多个外设同时向多个外设同时向CPU提出中断请求是，提出中断请求是，CPU如何解决？如何解决？笃学尚行笃学尚行止于至善止于至善7六、中断嵌套：六、中断嵌套：具有随机性具有随机性 CPU在执行为低级别外设的中断服务过程中，响应了高级别外设在执行为低级别外设的中断服务过程中，响应了高级别外设的中断请求，的中断请求，暂停对低级别外设的中断服务而转去为高级别外设进行暂停对低级别外设的中断服务而转去为高级别外设进行中断服务的过程中断服务的过程，称为：，称为：中断嵌套中断嵌套笃学尚行笃学尚行止于至善止于至善8七、中断的分类：七、中断的分类：中断向

8、量表中断向量表：全部向量放在内存的某一区域中，形成一个中断向量表。全部向量放在内存的某一区域中，形成一个中断向量表。按转向中断服务程序的方法来分类按转向中断服务程序的方法来分类1、查询中断、查询中断：在此方式中，中断源不提供中断服务程序的入口地址。：在此方式中，中断源不提供中断服务程序的入口地址。 而是在而是在 CPU响应中断后，通过对外设进行的识别，用软件跳转到响应中断后，通过对外设进行的识别，用软件跳转到 相应的中断服务程序去执行。相应的中断服务程序去执行。2、向量中断、向量中断：在此方式中，中断源要提供外设的：在此方式中，中断源要提供外设的中断类型号中断类型号，CPU 根据外设提供的根据

9、外设提供的中断类型号中断类型号，从，从 中断向量表中断向量表 查找中断服务程序的查找中断服务程序的 入口地址，从而转到相应的中断服务程序去执行。入口地址，从而转到相应的中断服务程序去执行。中断向量：中断向量：中断服务程序的起始地址。中断服务程序的起始地址。笃学尚行笃学尚行止于至善止于至善97. 2 中断响应的一般过程中断响应的一般过程5、中断返回、中断返回1、中断请求、中断请求2、中断判优及中断源识别、中断判优及中断源识别3、中断响应、中断响应4、中断处理（服务）、中断处理（服务）笃学尚行笃学尚行止于至善止于至善10一、中断请求：一、中断请求： 中断请求信号应保持到中断被接受为止中断请求信号应

10、保持到中断被接受为止 CPU响应中断后，中断请求信号应及时撤销响应中断后，中断请求信号应及时撤销NMIINTR笃学尚行笃学尚行止于至善止于至善11二、中断判优及中断源识别：二、中断判优及中断源识别： 对非同时产生的中断对非同时产生的中断： 低优先级的中断程序允许被高优先级的中断源所中断低优先级的中断程序允许被高优先级的中断源所中断中断嵌套中断嵌套1、中断源识别、中断源识别 软件查询法软件查询法； 中断向量法中断向量法； 由中断源提供中断类型号，由中断源提供中断类型号，CPU根据类型确定中断源根据类型确定中断源2、中断判优、中断判优：要解决的问题：要解决的问题 对同时产生的中断对同时产生的中断：

11、首先处理优先级别较高的中断；：首先处理优先级别较高的中断； 若优先级别相同，则按先来先服务的原则。若优先级别相同，则按先来先服务的原则。笃学尚行笃学尚行止于至善止于至善123、中断优先权管理：、中断优先权管理： 软件确定中断优先权软件确定中断优先权（用于查询中断）：（用于查询中断）： 顺序查询中断请求，先查询的先服务顺序查询中断请求，先查询的先服务 （即先查询的优先级别高）（即先查询的优先级别高）笃学尚行笃学尚行止于至善止于至善133、中断优先权管理：、中断优先权管理： 硬件确定中断优先权硬件确定中断优先权 （适用于向量中断）（适用于向量中断） 中断控制器中断控制器 8259A笃学尚行笃学尚行

12、止于至善止于至善148086 CPU 向量中断的中断响应周期时序向量中断的中断响应周期时序笃学尚行笃学尚行止于至善止于至善15三、中断响应三、中断响应:固定入口法固定入口法中断向量法中断向量法 向中断源发出向中断源发出INTA中断响应信号中断响应信号; 关中断关中断; 保护保护断点断点：包括包括FR、 CS和和IP; 获得：获得：中断服务程序入口地址中断服务程序入口地址笃学尚行笃学尚行止于至善止于至善16四、中断处理（服务）四、中断处理（服务） 中断服务子程序的特点：中断服务子程序的特点： 为为“远过程远过程” 用用IRET指令返回指令返回 中断服务程序中断服务程序完成的工作：完成的工作： 1

13、）保护现场（通用寄存器的内容）保护现场（通用寄存器的内容） 2）开中断（）开中断（STI） 3）中断处理）中断处理 4）关中断（关中断（CLI） 5）恢复现场恢复现场 6）IRET笃学尚行笃学尚行止于至善止于至善17五、中断返回：五、中断返回：执行执行IRET指令，使指令，使IP、CS和和FR从堆栈弹出从堆栈弹出笃学尚行笃学尚行止于至善止于至善18笃学尚行笃学尚行止于至善止于至善19 1、中断请求中断请求1）关中断）关中断2）恢复现场）恢复现场3）开中断）开中断 4）恢复断点）恢复断点 4、退出中断退出中断 1）保护现场（通用寄存器的内容）保护现场（通用寄存器的内容） 2）开中断）开中断 ST

14、I 3）中断处理）中断处理 3、中断服务程序中断服务程序 1 1）关中断）关中断）保护断点）保护断点 ）形成中断服务程序的入口地址）形成中断服务程序的入口地址 2、中断响应中断响应笃学尚行笃学尚行止于至善止于至善207. 3 8086 / 8088 的中断系统的中断系统一、中断源分类：一、中断源分类： 256 个个中断源中断源内部中断内部中断除法错中断除法错中断溢出中断溢出中断单步中断单步中断软件中断软件中断非屏蔽中断非屏蔽中断可屏蔽中断可屏蔽中断外部中断外部中断笃学尚行笃学尚行止于至善止于至善21笃学尚行笃学尚行止于至善止于至善22二、软中断指令二、软中断指令 ： 1、INT n； 2、IR

15、ET ；中断逻辑中断逻辑中断控中断控制器制器8259APICINTR8086/8088CPU8086/8088CPU内部逻辑内部逻辑可可屏屏蔽蔽中中断断请请求求软件中断指令软件中断指令n溢出中断溢出中断4断点中断断点中断3除法错除法错0单步中断单步中断1NMI非屏蔽中断请求非屏蔽中断请求2笃学尚行笃学尚行止于至善止于至善237. 4 中断向量表及其初始化中断向量表及其初始化一、中断向量和中断向量表一、中断向量和中断向量表1、中断向量：、中断向量：中断服务程序的入口地址中断服务程序的入口地址 即中断服务程序所在内存中的即中断服务程序所在内存中的段基址段基址和和段内偏移地址段内偏移地址2、中断向量

16、表：、中断向量表： 共共256个入口个入口 存放各类中断的中断服务程序的入口地址；存放各类中断的中断服务程序的入口地址； 每个入口占用每个入口占用4 个字节，个字节，低字为段内偏移低字为段内偏移，高字为段基址高字为段基址； 表的地址位于内存的表的地址位于内存的00000H003FFH，大小为，大小为1KB；笃学尚行笃学尚行止于至善止于至善24二、二、中中断断向向量量表表笃学尚行笃学尚行止于至善止于至善25 三、中断向量指针和中断类型号三、中断向量指针和中断类型号 例：软驱的的中断为：例：软驱的的中断为：INT 13H 其中断向量为：其中断向量为：0 F 0 0 0H（CS） 0 EC 5 9H

17、（IP） 当当CPU执行该中断指令时，执行该中断指令时， 提供提供 13H 的的中断类型号中断类型号， 13H4004CH 便得到便得到 中断向量指针中断向量指针 为了便于在为了便于在中断向量表中断向量表中查找中查找中断向量中断向量， 通常设置一种指针，由它指出通常设置一种指针，由它指出中断向量中断向量存存 放在放在中断向量表中断向量表中的位置，实际上是：中的位置，实际上是： 中断向量的地址中断向量的地址 中断向量指针由中断向量指针由中断类型号乘于中断类型号乘于4 4得到得到笃学尚行笃学尚行止于至善止于至善268086中断处理流程中断处理流程 CPU在获得中断类型号后，先自动将在获得中断类型号

18、后，先自动将FR入栈，并自动将入栈，并自动将IF和和TF清零。清零。 自动将当前自动将当前CS和和IP内容入栈，根据中断类型号内容入栈，根据中断类型号n从中断向量表中取出中断处理从中断向量表中取出中断处理程序的段地址送入程序的段地址送入CS，偏移地址值送入，偏移地址值送入IP，从而实现向中断处理程序转移。，从而实现向中断处理程序转移。 在中断处理程序完成后，用中断返回指令在中断处理程序完成后，用中断返回指令IRET恢复断点，弹回恢复断点，弹回IP和和CS，并恢，并恢复复FR的内容，实现向被中断程序的返回。的内容，实现向被中断程序的返回。 注意点：注意点：在处理程序的开始用开中断指令打开中断，以便实现中断嵌套。在处理程序的开始用开中断指令打开中断，以便实现中断嵌套。例：例：设某中断源的类型码为设某中断源的类型码为4A