中断接口技术

1、第七章 中断接口技术 内容提要： 1中断的基本概念； 28086系统的中断源、矢量中断； 学习目标： 1掌握8086内部中断的特点； 2掌握中断的基本概念，掌握对外部中断响应的区别； 3深刻理解中断类型码、中断矢量和中断向量表的概念，以及如何对中断服务程序寻址； 难点：中断类型码、中断矢量和中断向量表的概念，以及如何对中断服务程序寻址； 学时：4实验学时：0作业：   一、 中断的基本概念 中断：是指CPU在正常运行程序时，由于内部或外部事件引起CPU暂时中止执行现行程序，转去执行请求CPU为其服务的那个外设或事件的服务程序，待该服务程序执行完后又返回到被中止的程序这样一个过程。 中

2、断源：能发出中断申请的外设或引起中断的原因。 中断源种类：I/O设备、实时时钟、故障源、软件中断。 1. 为什么要用中断？ 中断技术的优点： 1）并行操作：指CPU和多个外设并行操作；分时操作：指CPU可分时执行多个用户程序和多道作业； 2）实现实时处理； 3）故障处理。 4）基本功能调用：在PC机中，通过软件中断可实现DOS功能调用和基本BIOS调用。 2. 中断类型 1）硬中断：也称为外部中断,它可分为两种： 一种是由中断电路发生的中断请求信号在CPU的INTR端引起的中断，也称可屏蔽中断。 可屏蔽中断：凡是微处理器内部能够屏蔽（IF=0）的中断。 另一种是CPU的NMI端引起的中断，也称

3、不可屏蔽中断。 不可屏蔽中断：凡是微处理器内部不能够屏蔽（不受IF状态影响）的中断。 2）软件中断 也称内部中断，是指程序中使用INT指令引起的中断。 3. 中断系统的功能 中断系统是指实现中断而设置的各种硬件与软件，包括中断控制逻辑及相应管理中断的指令。 中断系统应具有以下功能： 1）实现中断请求的检测、中断响应、中断服务与返回； 2）能实现中断优先级排队； 3）能实现中断嵌套。 4. 中断处理过程 大致可分为：中断请求、中断响应（关中断、保护断点、查找中断源等）、保护现场、开中断、返回五步。 1）中断请求 CPU外部必须设置一个中断请求触发器锁存中断请求信号，以便CPU在现行指令周期结束时

4、采样，还可设置中断屏蔽触发器。见图7.1。 2）中断响应 不可屏蔽中断申请：CPU执行完当前指令后就响应； CPU响应中断要自动完成下列几步操作：       发中断响应信号 ，同时内部关中断（IF0），以禁止其它可屏蔽中断请求；     把F以及程序断点处的CS、IP内容压栈，以便中断处理完后能正确地返回主程序；     中断服务程序入口地址段地址CS ，偏移地址IP。 3）中断处理：程序员需在中断服务程序中，做以下事：     保护现场；   

5、;  开中断（IF1）；     中断服务；     恢复现场；     返回。 中断返回指令使得CPU自动地将堆栈中保存的F和程序断点处的CS、IP值弹到F、CS、IP中，使CPU返回主程序断点处继续执行主程序，同时中断返回指令使得IF自动恢复响应中断前的开中断状态。 5.矢量中断与中断矢量 矢量中断：是根据CPU响应中断时取得中断处理子程序入口地址的方式而得名的，它提供一个矢量，指向中断处理子程序的起始地址； 中断矢量：就是中断处理子程序的起始地址；    中断矢量表：全

6、部矢量放在内存的某一区域中，形成了一个中断矢量表。 二、8086的中断系统 1. 8086系统的中断源 8086CPU总共允许有256级中断，按产生的原因，系统有如下中断源：                 1）不可屏蔽中断NMI 边沿触发，正跳沿有效，此类中断不受中断允许标志位的限制，也不能用软件进行屏蔽。当NMI端有一个上升沿触发信号时，CPU就会在结束当前指令后，自动从中断向量表中找到类型2中断服务程序的入口地址，并转去执行。NMI是一种比

7、INTR优先级高的中断请求。 2）可屏蔽中断INTR 电平触发，高电平有效，该信号若为高电平，表示I/O设备向CPU发出中断申请，若IF=1，CPU允许中断，就会在结束当前指令后响应该外设的中断请求，进入可屏蔽中断的处理程序。 3）内部中断 内部中断是通过软件指令或软件陷阱而调用的非屏蔽中断（指不受IF状态影响），这是由程序运行的状态和指令代码执行后自动启动而不是由外界中断请求来调用的。 内部中断按其性质又可分为软件陷阱和软件中断。软件陷阱是指：在某些指令执行期间FR的标志位满足设定的条件或CPU的状态符合某种情况从而触发CPU内部逻辑去启动所需要的中断服务子程序，如除法出错中断和单步中断。软

8、件中断是指通过指令来调用中断服务子程序。 类型：8086的内部中断有溢出中断、除法错中断、断点中断、软中断及单步中断。     除法溢出中断 当除数为0或除法结果商超出规定存放范围时，此时将自动产生类型号为0的内部中断。注意点：没有对应的中断指令。     溢出中断 溢出中断是通过INTO中断指令实现的。该指令跟在有符号数的算术运算指令以后，当在程序执行过程中，遇到INTO指令，且此时溢出标志OF=1时，则产生一个中断类型为4的中断，并转入溢出中断处理。 例：MOV BL，126 MOV AL，5 ADD AL，BL 执行到此指令后只

9、能将OF置1 INTO 执行到此产生中断 软中断 是系统以软中断指令INT n方式实现的，n为中断类型号，5n255，04中断类型号作为专用中断的类型号，不允许用户修改； 53FH为系统备用中断，一般不允许用户改作其它用途，并且其中许多中断已被系统开发使用，如10H1FH为ROMBIOS，21H为DOS功能调用，40HFFH为用户可用的中断，用户可用INT n使用，也可作为可屏蔽中断的类型号。 单步中断 为了用户调试上机的方便，当TF=1时，则在每执行一条指令后，可以产生一个类型号为1的中断。 在中断处理程序的控制下，可以给出有关寄存器的内容或状态标志位的状态，以便了解程序的执行情况。 断点中

10、断 断点中断也是提供给用户的一种程序调试手段。在相应的程序语句后设置断点，就可以分段落调试程序，从而避免单步调试的冗长和繁琐。 设置断点，实际上就是在用户程序的指定点（即对应的某一个存储单元，该单元一定是某条指令的第一个字节存储单元）用单字节的中断指令INT 3来代替程序中原有指令的第一个字节代码（操作码），同时把原有指令第一个字节操作码保存起来。 当执行到断点位置时，就会执行中断指令INT 3，进入类型码为3的中断服务子程序，显示一系列寄存器值和一些重要信息，供用户判断。     断点中断返回前，中断服务程序还负责恢复设置断点时原程序中被INT 3指令所替换的原

11、来指令的第一个字节的操作码。然后修改断点地址，返回主程序再从被恢复的那条指令继续执行 三、8086系统的矢量中断 1. 中断矢量表 定义：将所有的中断处理程序的入口地址都集中在一起，构成一个中断矢量表。 特点：每个入口地址占4个字节，高地址的2个字节单元存放中断处理程序的段地址，低地址的2个字节单元存放中断处理程序的段内偏移地址。 例：设某中断源的类型码为13H，该中断源的中断服务程序的入口地址为FF00H：2200H，试画出中断矢量表。 解：n=13，则4n=13H*4=4CH 中断矢量表如下：当中断类型码为n时，则中断向量表指针为4n，则有： 2.  中断类型号的获取（两种情况） 对于系统专用中断，系统将自动提供04中断类型号，（溢出中断需在算术运算指令之后执行INT O指令，断点中断需执行INT 3指令）从而能自动转到中断处理程序中去； 对于可屏蔽中断INTR，则需外接接口电路。目前主要是利用8259A中断控制器来产生外设的中断类型号。 3. 8086中断处理流程 CPU在获得中断类型号后，先自动将标志寄存器入栈，并自动将IF和TF清零； 然后自动将当前代码段寄存器CS和指令指针寄存器IP内容入栈，