微机原理第八章：中断技术

1、第八章：中断技术 中断的基本概念 外部中断响应的一般过程 8086/8088中断系统 中断向量表及其初始化81 中断的基本概念一、中断 CPU 执行程序时，某种随机的事件（外部或内部）的产生 使 CPU 暂时中断正在运行的程序，转去执行一段特殊的、 为处理该事件的服务程序（称为中断服务程序），用于该 事件的处理。 该服务程序执行完毕后，返回被中断的程序继续执行。 这个过程称为：中断 中断的过程具有随机性81 中断的基本概念随机发生已安排在程序中执行主程序继续主程序执行中断服务程序CALL执行过程服务程序中断的过程过程调用的过程执行主程序继续主程序81 中断的基本概念 中断是计算机中一种重要的技

2、术。最初是为了克服对I/O接口采用 查询方式使 CPU效率低而产生的。因此，最初的中断都是对外部 设备而言，所以称为：外部中断或硬件中断。 中断技术的使用，主要解决两个问题 1高速 CPU 和低速 I / O 设备之间信息传送 2使 CPU 具有了一种实时响应和处理随机事件的能力 中断的建立，避免了CPU 不断检测外设状态的过程，提高了 CPU 的利用率和数据传输率，实现对特殊事件的实时响应。 随计算机系统结构的不断提升、应用技术的提高，中断应用范围 也随之扩大，出现了内部中断，简称：软中断。 软中断为解决计算机运行中现的突发事件及操作系统功能利用提供 了方便。从而形成了一个完整的中断系统。8

3、1 中断的基本概念二、中断源引起CPU中断的事件，发出中断请求的来源内部中断外部中断异常中断软件中断可屏蔽中断非屏蔽中断异常事件引起中断指令引起INTR中断NMI中断81 中断的基本概念三、中断响应（外部中断） 当外设向CPU发出中断请求信号后，如果CPU暂停了正在执行的 程序，接收外设的中断请求，并转去执行为外设服务的程序。对 这样的过程称为：中断响应 中断响应的条件 1IF 1 即：CPU允许中断。如果 IF 0 ，称为：关中断 2必须有外设提出中断请求，即CPU的INTR上得到输入信号四、中断服务程序 CPU响应中断后，转去执行为处理中断请求服务的程序，该程序 被称为中断服务程序。简称：

4、中服。 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。五、中断的优先级别 多个外设同时向CPU提出中断请求时，CPU面临解决的问题？81 中断的基本概念六、中断嵌套： CPU在执行为低级别外设的中断程序的过程中，响应高级别外设 的中断请求，暂停了对低级别外设的中断服务而转去为更高级别 外设进行中断服务的过程。称为：中断嵌套A学生提问B学生提问允许打断允许打断为A解释为B解释教师讲课继续讲课继续解释81 中断的基本概念七、中断的分类： 按转向中断服务程序的方法来分类 1查询中断方式： 中断源不提供中断服务程序的入口地址。 CPU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

5、断服务程序去执行。 2向量中断方式： 中断源提供外设的中断类型号，CPU根据外设提供的中断类型号， 根据中断类型号从中断向量表中 查找并获得中断服务程序的入口 地址，从而转移去执行相应的中断服务程序。中断向量 中断向量表8外部中断响应的一般过程1中断请求2中断判优及中断源识别3中断响应4中断处理（服务）5中断返回8外部中断响应的一般过程一、中断请求 中断请求信号应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NMIINTR取一条指令执行指令中断响应关中断保存断点转中断服务程序IRET指令结束？中断请求？NN关中断开中断执行中断服务程序关中断开中断保存断点，保存现场恢复现场，恢复

6、断点返回断点判别中断源转入中断服务程序中断响应及中断处理过程8外部中断响应的一般过程二、中断源识别及中断判优1中断源识别 软件查询法： 中断矢量法：中断源提供中断类型号，CPU根据类型确定中断源2中断判优 对同时产生的中断，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。 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中断嵌套8外部中断响应的一般过程3中断优先权管理 软件确定中断优先权（用于查询中断） 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。软件查询中断的接口电路软件查询程序流程图外设ABCDCFGH中断请求CPUINTRD7D0I/O

7、端口端口地址80H保护现场恢复现场外设A中断服务程序外设B中断服务程序外设C中断服务程序A 申请B 申请C 申请YYY8外部中断响应的一般过程3中断优先权管理 硬件确定中断优先权，适用于向量中断。 如：中断控制器 8259A 芯片8259A的结构图控制电路读/写控制电路优先权判别器PR中断服务寄存器ISR中断请求寄存器IRR数据总线缓冲器级联缓冲/比较器中断屏蔽寄存器IMR8外部中断响应的一般过程8086 CPU 向量中断的中断响应周期时序外设送入8外部中断响应的一般过程三、中断响应 向中断源发出INTA中断响应信号 CPU自动关中断 CPU自动保护断点：将 FR、 CS、IP 压栈 获得 中

8、断服务程序入口地址固定入口法中断向量法8外部中断响应的一般过程四、中断处理（中断服务程序）1中断服务子程序的特点： 为“远过程”，用 IRET 指令返回2中断服务程序完成的工作 1）保护现场（通用寄存器的内容） 2）开中断（STI） 3）中断处理 4）关中断（CLI） 5）恢复现场 6）IRET执行IRET执行中断服务程序关中断开中断恢复有关寄存器内容保护有关寄存器内容中断服务程序结构8外部中断响应的一般过程五、中断返回执行 IRET 指令，使断点的 IP、CS 和 FR 从栈中弹出执行 IRET，退出中断，自动执行 1）关中断 2）恢复断点 3）恢复现场 4）开中断外部中断响应的一般过程 小

9、结1中断请求2中断响应 关中断（自动执行） 保护断点 保护现场 形成中断服务程序的入口地址3中断服务程序 保护通用寄存器的内容 开中断 STI 中断处理 执行 IRET 指令4退出中断 关中断 恢复现场 恢复断点 开中断关中断关中断执行中断服务程序IRET保护寄存器、开中断保存断点，保存现场恢复现场，恢复断点开中断判别中断源转入中断服务程序中断响应中断服务退出中断83 8086/8088 的中断系统一、中断源分类 256 个中断源内部中断除法错中断溢出中断单步中断软件中断非屏蔽中断可屏蔽中断外部中断83 8086/8088 的中断系统INT 4INTAINT 2INT 0INT 1INT 3I

10、NT NINTRCPU内部软件中断CPU内部软件陷阱可屏蔽中断NMI83 8086/8088 的中断系统二、软中断指令1INT n ；软中断指令2IRET ；中断退出指令NMIINTR中断逻辑软中断指令溢出中断除法错单步中断非屏蔽中断请求中断控制器8259A8086/8088CPU内部逻辑断点中断可屏蔽中断请求n4301284 中断向量表及其初始化一、中断向量和中断向量表1中断向量 中断服务程序程序的入口地址，32位二进制数 由程序所在内存中段的段基址和段内偏移地址组成2中断向量表 存放各类中断的中断服务程序入口地址的“ 表格 ” 入口地址占用 4 个字节，低字为偏移地址，高字为段基址 表的地

11、址位于内存的00000H003FFH，大小为1KB； 共256个入口地址二、中断向量表84 中断向量表及其初始化 三、中断向量指针和中断类型号 为便于在向量表中查找中断向量， 设置一种指针，由它指出中断向量 在中断向量表中的位置，即： 中断向量的地址59EC00F0004CHIPHIPLCSHCSL向量指针中断向量 将这种指针称为：中断向量指针； 是由中断类型号乘于 4 得到 例软驱的的中断为：INT 13H 中断向量指针为：13H4004CH 由指针在向量表中得到中断向量为： 0 F 0 0 0H CS 0 EC 5 9H IP四、中断向量装入中断向量表（外部中断类型号为 60H67H） 用

12、户将自定义的中服程序入口地址放入向量表，该过程为 中断向量表的初始化 可采用以下方法将用户自定义的中服程序入口地址装入向量表 1用 串存储指令将中断向量写入中断向量表 2用 MOV将直接中断向量写入中断向量表中 3采用DOS功能调用“INT21H”中的AH25H来装入中断向量 例 ：中断类型号为 60H 中断服务程序的段基址：SEG_INTR 中断服务程序偏移地址：OFFSET_INTR （006DH）1用 串存储指令将中断向量写入中断向量表 ；填写中断向量表的程序段为 CLI ；关中断 CLD ；置串传送方向 MOV AX，0 MOV ES，AX ；扩展段设置在内存最高端 MOV DI，46

13、0H ；中断向量指针送DI MOV AX，OFFSET_INTR ；中断服务程序偏移地址送AX STOSW ；串存储（字） ；AXESDI、 DI1 MOV AX，SEG_INTR ；中断服务程序段基址送AX STOSW ；串存储（字） STI ；开中断2用 MOV将直接中断向量写入中断向量表中 ；将中断向量直接写入中断向量表中的程序段为 MOV AX，00H MOV ES，AX MOV BX，60H4 ；中断号乘4向量指针，送BX MOV AX，006DH ；中断服务程序偏移地址送AX MOV ESBX，AX ；装入偏移地址 PUSH CS POP AX ；中断服务程序段基址送AX MOV ES BX2，AX ；装入段基