微型计算机中断系统

1、第第7 7章章 微型计算机中断系统微型计算机中断系统2022-5-281第第7 7章章 微型计算机中断系统微型计算机中断系统 课题导入课题导入 CPUCPU与外设间的数据传送方式与外设间的数据传送方式 程序控制方式程序控制方式 无条件传送无条件传送 条件传送（查询方式）条件传送（查询方式） 中断方式中断方式 直接存贮器存取直接存贮器存取(DMA)(DMA)方式方式第第7 7章章 微型计算机中断系统微型计算机中断系统2022-5-282第第7 7章章 微型计算机中断系统微型计算机中断系统 7-1 7-1 概述概述7-2 7-2 中断处理过程中断处理过程7-3 7-3 中断优先级和中断嵌套中断优先

2、级和中断嵌套7-4 7-4 可编程中断控制器可编程中断控制器8259A8259A第第7 7章章 微型计算机中断系统微型计算机中断系统2022-5-2837-1 7-1 概述概述一、中断概念一、中断概念 在在CPUCPU正常执行程序过程中，由于内部或外部某个正常执行程序过程中，由于内部或外部某个非预料事件非预料事件的发生，的发生，强迫强迫CPUCPU暂时停止正在执行的程序暂时停止正在执行的程序，而转向对发生的事件进行处理，事件处理结束后又能回而转向对发生的事件进行处理，事件处理结束后又能回到原中止的程序，接着中止前的状态继续执行原来的程到原中止的程序，接着中止前的状态继续执行原来的程序，这一过程

3、称为序，这一过程称为中断中断。-特殊的服务程序。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。第第7 7章章 微型计算机中断系统微型计算机中断系统2022-5-284中断服务程序中断服务程序1 1中断服务程序中断服务程序2 2非预料事件非预料事件1 1CPUCPU执行流程执行流程非预料事件非预料事件2 2第第7 7章章 微型计算机中断系统微型计算机中断系统2022-5-285第第7 7章章 微型计算机中断系统微型计算机中断系统2022-5-2861 1 中断源中断源引起引起程序中断程序中断的事件，发出中断请求的的事件，发出中断请求的来源。来源

4、。内部中断源：内部中断源：由处理机内部产生的中断事件。如除数为由处理机内部产生的中断事件。如除数为 零、溢出、中断指令（零、溢出、中断指令（INT nINT n）等。）等。外部中断源：外部中断源：由处理机外部设备产生。如硬件时钟定时由处理机外部设备产生。如硬件时钟定时 到、设备出现故障等等。到、设备出现故障等等。第第7 7章章 微型计算机中断系统微型计算机中断系统2022-5-287CPUCPU执行流程执行流程中断服务程序中断服务程序1 1 中断服务程序中断服务程序2 2非预料事件非预料事件2 2非预料事件非预料事件1 12 2 中断响应中断响应3 3 中断服务程序中断服务程序4 4 中断向量

5、表中断向量表5 5 中断优先级中断优先级6 6 中断屏蔽中断屏蔽第第7 7章章 微型计算机中断系统微型计算机中断系统2022-5-288二、二、8088/8086CPU8088/8086CPU的中断分类的中断分类按中断源的不同，可分为按中断源的不同，可分为内部中断内部中断和和外部中断外部中断。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INTRINTR中断中断NMINMI中断中断第第7 7章章 微型计算机中断系统微型计算机中断系统2022-5-2891 1 外部中断（硬件中断）外部中断（

6、硬件中断）8 80 08 88 8GNDGNDA14A14A13A13A12A12A11A11A10A10A9A9A8A8AD7AD7AD6AD6AD5AD5AD4AD4AD3AD3AD2AD2AD1AD1AD0AD0NMINMIINTRINTRCLKCLKGNDGND最大组态（最小组态）最大组态（最小组态）VCCVCCA15A15A16/S3A16/S3A17/S4A17/S4A18/S5A18/S5A19/S6A19/S6(HIGH)(SSO)(HIGH)(SSO)MN/MXMN/MXRDRDRQ/GT0(HOLD)RQ/GT0(HOLD)RQ/GT1(HLDA)RQ/GT1(HLDA)L

7、OCK(WR)LOCK(WR)S2(IO/M)S2(IO/M)S1(DT/R)S1(DT/R)S0(DEN)S0(DEN)QS0(ALE)QS0(ALE)QS1(INTA)QS1(INTA)TESTTESTREADYREADYRESETRESET 指外部硬件通过指外部硬件通过CPUCPU的的 INTRINTR引脚或引脚或NMINMI引脚引脚 发出中断请求引起的发出中断请求引起的 中断。中断。 当当INTRINTR上有上有高电平高电平信号信号 当当NMINMI上有上有上升沿上升沿信号信号第第7 7章章 微型计算机中断系统微型计算机中断系统2022-5-2810 可屏蔽中断可屏蔽中断（Interr

8、uptInterrupt） 由由INTRINTR引脚引起的中断，称引脚引起的中断，称可屏蔽中断可屏蔽中断。 CPUCPU是否响应是否响应INTRINTR引脚上的中断请求取决于引脚上的中断请求取决于IFIF标志：标志： IF=1IF=1，CPUCPU响应响应INTRINTR引脚上的中断请求。引脚上的中断请求。 IF=0IF=0，CPUCPU不响应不响应INTRINTR引脚上的中断请求。引脚上的中断请求。 非屏蔽中断非屏蔽中断（Non-MaskableNon-Maskable Interrupt Interrupt） 由由NMINMI引脚引起的中断，称引脚引起的中断，称非屏蔽中断非屏蔽中断。 当当

9、NMINMI引脚上产生上升沿信号，引脚上产生上升沿信号，CPUCPU必响应此中断请求，必响应此中断请求， 即即NMINMI引脚上的中断请求引脚上的中断请求不受不受IFIF标志的控制标志的控制，IFIF不能屏蔽不能屏蔽NMINMI 引脚上的中断请求。中断类型号是引脚上的中断请求。中断类型号是2 2，入口地址在，入口地址在0008H-0008H-000BH000BH的的4 4个单元中。个单元中。第第7 7章章 微型计算机中断系统微型计算机中断系统2022-5-2811指指CPUCPU执行某些特殊操作或由执行某些特殊操作或由INTINT指令引起的中断。指令引起的中断。2 2 内部中断（软中断）内部中

10、断（软中断）(2)(2)单步中断单步中断 标志寄存器中标志寄存器中TF=1TF=1，CPUCPU会产生一个会产生一个向量码为向量码为1的中断，的中断，使使CPUCPU转向单步中断的程序。转向单步中断的程序。主要应用于程序调试。主要应用于程序调试。(1)(1)除法错中断除法错中断-方式方式0 0中断中断 执行除法指令时，除数为执行除法指令时，除数为0 0或商超出寄存器最大值范围，或商超出寄存器最大值范围，CPUCPU会产生一个会产生一个向量码为向量码为0 0的中断。的中断。(3)(3)断点中断断点中断-方式方式3 3中断中断 CPUCPU在执行专门用作设置断点的指令时，会产生在执行专门用作设置断

11、点的指令时，会产生向量码向量码为为3 3的中断，的中断，主要应用于程序调试中设置断点。主要应用于程序调试中设置断点。第第7 7章章 微型计算机中断系统微型计算机中断系统2022-5-2812(5)(5)用户自定义的软件中断用户自定义的软件中断 用户可以用用户可以用INT nINT n指令来产生软件中断，其中指令来产生软件中断，其中n n为由用户确为由用户确定的一个字节的中断向量码。定的一个字节的中断向量码。(4)(4)溢出中断溢出中断-方式方式4 4中断中断 CPUCPU在执行算术运算指令时，如果发生溢出（在执行算术运算指令时，如果发生溢出（OF=1OF=1），），通过随后的溢出中断指令通过随

12、后的溢出中断指令INTOINTO，会产生，会产生向量码为向量码为4 4的中断。的中断。如：如：ADD AX,VALUE ADD AX,VALUE INTO INTO总之总之，内部中断的中断向量或者由，内部中断的中断向量或者由CPUCPU规定，或者由用户规定，或者由用户预先给定。预先给定。CPUCPU本身或通过软件指令即可获得本身或通过软件指令即可获得中断向量码中断向量码。第第7 7章章 微型计算机中断系统微型计算机中断系统2022-5-2813DOS常用的软中断命令常用的软中断命令软中断指令软中断指令功能功能入口参数入口参数出口参数出口参数INT 20H程序正常退出程序正常退出无无无无INT

13、21H系统功能调用系统功能调用AH=功能号功能号相应出口号相应出口号INT 22H结束退出结束退出INT 23HCtrl-break处处理理INT 24H出错退出出错退出INT 25H读磁盘读磁盘AL=驱动器号驱动器号 CX=读入扇区数读入扇区数 DX=起始逻辑扇区号起始逻辑扇区号DS:BX=内存缓冲区地址内存缓冲区地址CF=0成功成功CF=1出错出错INT 26H写磁盘写磁盘INT 27H驻留退出驻留退出DS:DX=程序长度程序长度第第7 7章章 微型计算机中断系统微型计算机中断系统2022-5-2814一、一、CPUCPU响应中断的过程响应中断的过程 只要满足响应条件，在只要满足响应条件，

14、在执行完当前指令执行完当前指令后，后，CPUCPU内部内部硬件会自动完成下列响应中断的过程：硬件会自动完成下列响应中断的过程：7-2 7-2 中断处理过程中断处理过程 可屏蔽中断可屏蔽中断INTRINTR中断处理的过程可分为中断处理的过程可分为中断请求中断请求、中断中断响应响应、保护现场保护现场、中断处理中断处理、恢复现场和恢复现场和中断返回中断返回五个步骤。五个步骤。CPUCPU响应中断必须具备三个条件：响应中断必须具备三个条件： 外设提出中断申请外设提出中断申请 本中断位未被屏蔽本中断位未被屏蔽 中断允许中断允许第第7 7章章 微型计算机中断系统微型计算机中断系统2022-5-2815 取

15、中断类型号取中断类型号N(N(放入内部暂存器放入内部暂存器) ) 当前当前PSWPSW的内容入栈的内容入栈 清清IFIF、TFTF标志为标志为0 0 当前当前CSCS的内容入栈的内容入栈 当前当前IPIP的内容入栈的内容入栈 取内存单元取内存单元(0:N(0:N4)4)字字内容送内容送IPIP 取中断子程序取中断子程序 取内存单元取内存单元(0:N(0:N4+2)4+2)字内容送字内容送CSCS 入口地址入口地址 此时此时CS:IPCS:IP指向中断处理程序的入口，开始执行中断程序。指向中断处理程序的入口，开始执行中断程序。 中断处理程序结束后，从堆栈中依次弹出中断处理程序结束后，从堆栈中依次

16、弹出IPIP、CSCS和和PSWPSW，返回主程序断点处，继续执行原来的程序。返回主程序断点处，继续执行原来的程序。保护现场保护现场第第7 7章章 微型计算机中断系统微型计算机中断系统2022-5-28168086/80888086/8088的中断响应过程的中断响应过程 第第7 7章章 微型计算机中断系统微型计算机中断系统2022-5-2817二、二、 中断源的识别（也称中断查询）中断源的识别（也称中断查询） 所谓中断源的识别，是指当所谓中断源的识别，是指当CPU要响应要响应某个中断源的中断请求时，如何找到该某个中断源的中断请求时，如何找到该中断源的中断服务程序入口地址，执行中断源的中断服务程

17、序入口地址，执行相应的中断处理程序，进行中断处理。相应的中断处理程序，进行中断处理。 第第7 7章章 微型计算机中断系统微型计算机中断系统2022-5-2818 (1) 软件法软件法 软件法是利用程序来识别中断源。软件法是利用程序来识别中断源。CPU响应中断后，硬件只提供一个中断入响应中断后，硬件只提供一个中断入，所有的中断源都从这个中断入口进入中断源识所有的中断源都从这个中断入口进入中断源识别程序，再依照事先编好的中断源的优先级次别程序，再依照事先编好的中断源的优先级次序，依次查询每个中断源的中断请求触发器的序，依次查询每个中断源的中断请求触发器的状态，若某个触发器的状态为状态，若某个触发器

18、的状态为“1”，则找到了，则找到了申请中断的中断源，即转去执行相应中断处理申请中断的中断源，即转去执行相应中断处理程序。程序。第第7 7章章 微型计算机中断系统微型计算机中断系统2022-5-2819如：如：JB中断源中断源1的触发器，的触发器，ZDCHL1； JB中断源中断源2的触发器，的触发器，ZDCHL2； JB中断源中断源3的触发器，的触发器，ZDCHL3； JB中断源中断源4的触发器，的触发器，ZDCHL4； JB中断源中断源5的触发器，的触发器，ZDCHL5； 第第7 7章章 微型计算机中断系统微型计算机中断系统2022-5-2820 ZDCHL1:中断源中断源1的处理程序的处理程

19、序ZDCHL2:中断源中断源2的处理程序的处理程序ZDCHL3:中断源中断源3的处理程序的处理程序ZDCHL4:中断源中断源4的处理程序的处理程序ZDCHL5:中断源中断源5的处理程序的处理程序 第第7 7章章 微型计算机中断系统微型计算机中断系统2022-5-2821(2) 矢量中断法矢量中断法 矢量中断法矢量中断法 是将每个设备的中断服务程序的入口地址是将每个设备的中断服务程序的入口地址集中放在中断向量表中，集中放在中断向量表中，CPU响应中断后，根据中断响应中断后，根据中断类型号查找中断向量表，找出中断服务程序的入口地类型号查找中断向量表，找出中断服务程序的入口地址址。 第第7 7章章

20、微型计算机中断系统微型计算机中断系统2022-5-2822 不同的中断源有自己特定的中断向量码，将不同的中断源有自己特定的中断向量码，将中断向量码中断向量码乘乘4 4，即左移两位，就形成，即左移两位，就形成中断向量的地址中断向量的地址。由该地址开始的。由该地址开始的连续连续4 4个字节个字节中分别存放中分别存放1616位的中断服务程序位的中断服务程序入口地址偏移量入口地址偏移量和和1616位的位的段基地址段基地址。当利用中断向量码乘。当利用中断向量码乘4 4获得中断向量地址获得中断向量地址后，将段基地址送入后，将段基地址送入CSCS并左移并左移4 4位，再加上偏移量就形成了位，再加上偏移量就形

21、成了该中断源的该中断源的中断服务程序入口地址中断服务程序入口地址。中断向量表中断向量表 在在8086/80888086/8088内存的开始内存的开始1K1K字节（字节（0 03FFH3FFH）建立了一个建立了一个中断向量表。该表将不同的中断源与其相对应的中断服务程中断向量表。该表将不同的中断源与其相对应的中断服务程序入口联系在一起。知道了中断源，利用中断向量表可以自序入口联系在一起。知道了中断源，利用中断向量表可以自动地转向相应的中断服务程序。动地转向相应的中断服务程序。第第7 7章章 微型计算机中断系统微型计算机中断系统2022-5-2823中断向量表中断向量表 第第7 7章章 微型计算机中

22、断系统微型计算机中断系统2022-5-2824分析：分析：入口地址入口地址1000:0580H1000:0580H。 30H30H4 = 4 = 0000:00C0H0000:00C0H 0000:00C1H 0000:00C1H 0000:00C2H 0000:00C2H 0000:00C3H 0000:00C3H例例1 1：请写出请写出向量码为向量码为8080的中断向量在向量表中的存放位置。的中断向量在向量表中的存放位置。80804=320=4=320=0000:0140H 0000:0140H 偏移量低位偏移量低位 0000:0141H 0000:0141H 偏移量高位偏移量高位 000

23、0:0142H 0000:0142H 段地址低位段地址低位 0000:0143H 0000:0143H 段地址高位段地址高位例例2 2：向量码为：向量码为30H30H的中断处理程序的的中断处理程序的入口地址为入口地址为1000:0580H1000:0580H， 试分析这个中断向量在中断向量表中的存放情况。试分析这个中断向量在中断向量表中的存放情况。第第7 7章章 微型计算机中断系统微型计算机中断系统2022-5-2825如何获取中断类型号如何获取中断类型号? ?不同的中断源，不同的中断源，CPUCPU获取中断类型号的方法不同获取中断类型号的方法不同。第第7 7章章 微型计算机中断系统微型计算机

24、中断系统2022-5-2826三、中断服务子程序中断服务子程序（略）（略）第第7 7章章 微型计算机中断系统微型计算机中断系统2022-5-2827向量类型向量类型 INTACLKAD7AD0T1T2T3T4第第 一一 个个中断响应周期中断响应周期T1T2T3T4第第 二二 个个中断响应周期中断响应周期四、中断响应周期时序中断响应周期时序 CPU从引脚从引脚 INTA 发中断响应信号，发中断响应信号， 接口芯片接收此信号，把中断类型号准备好；同时接口芯片接收此信号，把中断类型号准备好；同时ISRi=1,IRRi=0。 CPU再从引脚再从引脚 INTA 发中断响应信号，发中断响应信号， 接口芯片

25、接此信号后，将中断类型号送至数据总线上；接口芯片接此信号后，将中断类型号送至数据总线上； CPU从数据总线获取中断类型号从数据总线获取中断类型号。第第7 7章章 微型计算机中断系统微型计算机中断系统2022-5-2828 当有多个中断源同时产生中断申请时，当有多个中断源同时产生中断申请时，CPUCPU应能进行应能进行合理响应。合理响应。先响应优先权最高的中断源，再响应优先级先响应优先权最高的中断源，再响应优先级较低的中断源。较低的中断源。7-3 7-3 中断优先级和中断嵌套中断优先级和中断嵌套 高高 低低 内中断内中断( ( 除零，除零，INTINT指令，断点，指令，断点，INTOINTO指令指令 ) ) 非屏蔽中断非屏蔽中断 可屏蔽中断可屏蔽中断 内中断内中断( ( 单步单步 ) ) 低低优先级优先级 当当CPUC