第7章 中断系统

1、 第第7 7章章 中断系统中断系统 通过本章学习，重点掌握以下内容：通过本章学习，重点掌握以下内容：中断技术相关概念中断技术相关概念80868086中断类型及中断优先级判断中断类型及中断优先级判断80868086中断处理过程中断处理过程8259A8259A结构及初始化编程结构及初始化编程第第7章章7.1 概述概述7.1.1 中断的基本概念中断的基本概念1. 中断的定义中断的定义 程序运行时，若系统内外部出现紧急事件，程序运行时，若系统内外部出现紧急事件，CPU必须立即中止现行程序运行，并启动相应程必须立即中止现行程序运行，并启动相应程序处理这些事件，处理完毕再恢复原来程序运行，序处理这些事件，

2、处理完毕再恢复原来程序运行，这一过程称为中断。这一过程称为中断。第第7章章2. 中断源及其识别中断源及其识别 引起中断的原因或设备称为中断源。引起中断的原因或设备称为中断源。常见中断源有：常见中断源有：（1）一般输入）一般输入/输出设备；输出设备；（2）数据通道；）数据通道；（3）实时时钟；）实时时钟；（4）故障信号；）故障信号；（5）软件中断。）软件中断。第第7章章中断源的识别中断源的识别:（1）查询中断：采用软件或硬件查询技术确定）查询中断：采用软件或硬件查询技术确定发出中断请求的中断源。发出中断请求的中断源。（2）向量中断：每个中断源预先指定一个向量）向量中断：每个中断源预先指定一个向量

3、标志，要求外设在提出中断请求时提供该中断标志，要求外设在提出中断请求时提供该中断向量标志。向量标志。3中断的分类中断的分类（1）内中断和外中断）内中断和外中断（2）向量中断和非向量中断）向量中断和非向量中断第第7章章7.1.2 中断优先权的判断中断优先权的判断1. 中断优先权中断优先权实际系统可能同时出现多个中断请求，中断系统实际系统可能同时出现多个中断请求，中断系统只能按一定次序来响应和处理，只能按一定次序来响应和处理，CPU必须根据必须根据中断源重要性和实时性，对中断源响应次序进中断源重要性和实时性，对中断源响应次序进行确定。这个响应次序称为中断优先权。行确定。这个响应次序称为中断优先权。

4、2. 中断判优中断判优（1）软件查询法确定中断优先级）软件查询法确定中断优先级（2）硬件优先级排队电路确定中断优先级）硬件优先级排队电路确定中断优先级（3）可编程中断控制器）可编程中断控制器第第7章章7.1.3 中断处理过程中断处理过程 中断响应和处理过程如下：中断响应和处理过程如下：1. 中断请求中断请求2. 中断响应中断响应3. 中断服务程序的执行中断服务程序的执行（1）保护相关寄存器内容）保护相关寄存器内容（2）开中断）开中断（3）中断处理）中断处理（4）关中断）关中断（5）恢复现场）恢复现场（6）中断返回）中断返回第第7章章7.2 8086中断系统中断系统l8086系统有简单而灵活的中

5、断系统，每一系统有简单而灵活的中断系统，每一个中断都有一个中断类型码供个中断都有一个中断类型码供CPU识别。识别。l 8086最多可处理最多可处理256种不同中断类型。对种不同中断类型。对应的类型号为应的类型号为0255。 7.2.1中断类型中断类型 8086系统的中断分类如图系统的中断分类如图7-6所示。按所示。按中断源与中断源与CPU相对位置分为内部中断和外相对位置分为内部中断和外部中断两种。部中断两种。 第第7章章第第7章章 INTn指令(软件中断)中断逻辑INT3指令INTO指令单步中断除数为0中断非屏蔽中断请求中断控制系统(8259A)硬件中断可屏蔽中断请求NMIINTR 图 7-6

6、 8086 系统中断的分类 7.2.2 8086的中断响应的中断响应1. 软件中断响应软件中断响应INT n指令在取得类型码指令在取得类型码n后的处理过程如下：后的处理过程如下：（1）类型码乘）类型码乘4作为中断向量表的指针；作为中断向量表的指针；（2）CPU标志寄存器入栈，保护各标志位；标志寄存器入栈，保护各标志位；（3）清除）清除IF和和TF标志，屏蔽新的标志，屏蔽新的INTR中断和单步中断；中断和单步中断；（4）保存断点，断点处的）保存断点，断点处的IP和和CS值压入堆栈；值压入堆栈；（5）从中断向量表中取中断服务程序入口地址分别送）从中断向量表中取中断服务程序入口地址分别送CS和和IP

7、；（6）按新地址指针执行中断服务子程序。）按新地址指针执行中断服务子程序。2. 硬件中断响应硬件中断响应非屏蔽中断请求时自动提供中断类型码非屏蔽中断请求时自动提供中断类型码2，查中断向量表指针，其后中，查中断向量表指针，其后中断处理过程与内部中断一样。断处理过程与内部中断一样。INTR信号有效时，如中断允许标志信号有效时，如中断允许标志IF=“1”，CPU就在当前指令执行就在当前指令执行完毕后响应外部中断请求，转入中断响应周期。完毕后响应外部中断请求，转入中断响应周期。第第7章章7.2.3 8086中断向量表中断向量表l8086系统在内存最低系统在内存最低1KB区域区域（00000H003FF

8、H）建立一个中断）建立一个中断向量表，存放向量表，存放256个中断向量，每个中个中断向量，每个中断向量断向量4个字节。个字节。l8086中断向量表如图中断向量表如图7-7所示，中断所示，中断向量分为专用中断、保留中断和用户中向量分为专用中断、保留中断和用户中断三部分。断三部分。第第7章章第第7章章图图7-7 8086中断向量表中断向量表7.3 8259A中断控制器及其应用中断控制器及其应用8259A协助协助CPU完成以下任务：完成以下任务：（1）接受外部设备的中断请求，从多个中）接受外部设备的中断请求，从多个中断请求信号中经优先级判决找出优先级最断请求信号中经优先级判决找出优先级最高的中断源。

9、高的中断源。（2）每一个中断均可通过程序来单独屏蔽）每一个中断均可通过程序来单独屏蔽或允许。或允许。（3）为）为CPU提供中断类型码。提供中断类型码。（4）8259A具有多种中断管理方式，可通具有多种中断管理方式，可通过编程来进行选择。过编程来进行选择。第第7章章7.3.1 8259A内部结构及引脚内部结构及引脚 1. 内部结构内部结构数据总线缓冲器读/写逻辑级联缓冲/比较器中断服务寄存器（ISR)中断请求寄存器(IRR)优先权电路IR7IR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6中断屏蔽寄存器（IMR）D7-D0控 制 逻 辑CAS0CAS1CAS2SP/ENRDWRCSA0内部总线INTAI

10、NT 第第7章章2. 2. 引脚功能引脚功能 1234567891011121314GND2423222120191817161528272625VCCA0D7D6D5D4D3D1D0D2CSWRRDCAS0CAS1INTAIR7IR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6INTSP/ENCAS2 第第7章章7.3.2 8259A的工作方式的工作方式 1中断请求触发方式中断请求触发方式（1）电平触发方式）电平触发方式（2）边沿触发方式）边沿触发方式（3）中断查询方式）中断查询方式2中断优先级设置方式中断优先级设置方式（1）一般完全嵌套方式）一般完全嵌套方式（2）特殊完全嵌套方式）特殊完全嵌套方式

11、（3）自动循环方式）自动循环方式（4）特殊循环方式）特殊循环方式第第7章章 3中断结束（中断结束（EOI）方式）方式（1）自动中断结束方式）自动中断结束方式（2）普通中断结束方式）普通中断结束方式（3）特殊中断结束方式）特殊中断结束方式4中断屏蔽方式中断屏蔽方式（1）普通屏蔽方式）普通屏蔽方式（2）特殊屏蔽方式）特殊屏蔽方式5连接系统总线方式连接系统总线方式（1）缓冲方式）缓冲方式（2）非缓冲方式）非缓冲方式第第7章章7.3.3 8259A的中断响应过程的中断响应过程（1）当中断请求线（）当中断请求线（IR0IR7）上有信号变为高电平时，）上有信号变为高电平时，使使IRR相应位置相应位置“1”

12、。（2）当）当IRR某位被置某位被置“1”后，后，IMR中相应屏蔽位为中相应屏蔽位为0则中断则中断请求被发送给优先权电路。请求被发送给优先权电路。（3）优先权电路接收到中断请求后，把当前优先权最高中）优先权电路接收到中断请求后，把当前优先权最高中断请求信号由断请求信号由INT引脚输出。引脚输出。（4）若）若CPU处于开中断状态，则在当前指令执行完后，发处于开中断状态，则在当前指令执行完后，发出中断响应信号。出中断响应信号。（5）8259A把允许中断的最高优先级请求位置入把允许中断的最高优先级请求位置入ISR，并，并清除清除IRR中相应位，发出中断类型码。中相应位，发出中断类型码。（6）CPU收

13、到中断类型码，将它乘以收到中断类型码，将它乘以4得到中断向量在中断得到中断向量在中断向量表中的地址后，取得中断向量，然后转至中断服务程向量表中的地址后，取得中断向量，然后转至中断服务程序。序。第第7章章7.3.4 8259A初始化编程初始化编程1. 1. 初始化命令字初始化命令字 8259A有有4个初始化命令个初始化命令字字ICWlICW4，8259A开开始工作前，必须用初始化始工作前，必须用初始化命令字建立命令字建立8259A操作初操作初始状态，须按照一定始状态，须按照一定顺序输入，如图顺序输入，如图7.14所示。所示。第第7章章YNYICW3（A0=1）需要ICW4吗？单片8259A？IC

14、W4（A0=1）NICW1（A0=0，D4=1）ICW1（A0=0，D4=1）ICW2（A0=1） 图7-14 8259A初始化流程图 2操作命令字编程操作命令字编程l 用初始化命令字初始化后，用初始化命令字初始化后，8259A就进入工就进入工作状态，准备接收输入的中断请求信号。作状态，准备接收输入的中断请求信号。l 在在8259A工作期间，可通过操作控制字工作期间，可通过操作控制字OCW来使它按不同的方式操作。来使它按不同的方式操作。l8259A共有共有3条操作命令条操作命令OCW1、OCW2和和OCW3。l操作命令字应用在中断程序中，可独立使用，操作命令字应用在中断程序中，可独立使用，各操

15、作命令字写入口地址有严格规定，即各操作命令字写入口地址有严格规定，即OCW1必须写入奇地址，必须写入奇地址，OCW2和和OCW3必须必须写入偶地址端口。写入偶地址端口。第第7章章3. 8259A编程举例编程举例【例例7-2】对对IBM PC/XT系统中的系统中的8259A进行初始化编程。进行初始化编程。 对对8259A使用要求：单片使用要求：单片8259A管理管理8级硬件中断，中断级硬件中断，中断请求信号采用边沿触发，采用完全嵌套方式请求信号采用边沿触发，采用完全嵌套方式IR0最高，最高，IR7最低，中断类型码为最低，中断类型码为08H0FH，非自动中断结束方，非自动中断结束方式，端口地址为式，端口地址为20H、21H。8259A初始化的程序段如下：初始化的程序段如下：MOV AL, 13H；ICW1，边沿触发，单片，要，边沿触发，单片，要ICW4OUT20H,AL MOV AL, 08H；ICW2,中断类型码为中断类型码为08HOUT21H, ALMOV AL, 01H ；ICW4，8086系统，非自动结束方式系统，非自动结束方式OUT 21H, AL第第7章章本章小结本章小结l 中断指中断指CPU正常执行程序时暂时终止，转去执行正常执行程序时暂时终止，转去执行中断服务程序，执行完毕又能自动返回到被中断中断服务程序，执行完毕又能自动返回到被中