广西大学 微机原理及应用第七章中断系统和中断控制器8259A

1、第7章中断系统和中断控制器8259A、7.1中断的基本概念7.1.1中断和中断源中断： CPU执行程序时，发生了某个事件，因此CPU中正在执行的程序(通常称为主程序) 转发该事件的处理程序(通常称为中断服务程序)，在处理完成后，返回原程序的断点，继续执行的进程。 中断来源：发生中断的原因或发出中断请求的来源。 中断源的类型：1 .一般的输入输出设备2 .数据通道3 .实时时钟4 .故障信号5 .软件中断根据中断源和CPU的相对关系分为内部中断和外部中断。 中断分类：根据：中断源和CPU的相对关系。 1 .内部中断2 .外部中断。 CPU中断系统必须具备当前的中断和返回的功能。 可以实现优先排序

2、，确定优先处理的中断源。 优先级高的中断源中断优先级低的中断处理。 7.1.2中断处理过程、中断处理过程：中断请求中断队列中断响应中断服务中断返回，1 .中断请求：中断源向CPU发出中断请求。 中断源随机输出中断请求信号，CPU在当前的指令周期结束时检测有无中断请求。 发出中断请求的条件：外部设备准备好，外围设备的中断请求没有被系统评价阻止。 2 .中断队列和中断响应，概念： CPU在接收到中断请求后，从停止当前程序到转移到中断服务程序入口的过程称为中断响应。 条件：1)中断是开放的2)CPU在当前命令结束后，响应中断。 操作过程：1)中断断开2 )保护断点，3 )保护现场，4 )形成中断服务

3、的人口地址。 响应序列8086/8088中断处理进程中断处理子例程的配置示意图图1不允许中断的中断服务程序流程图图2不允许中断的中断服务程序流程图中断返回， 4 .执行中断处理中断服务程序，保护现场，恢复中断源服务，恢复现场，恢复中断，保护现场，释放中断，释放中断，释放中断，断开源服务，恢复现场，恢复中断，图1中不允许中断的中断服务图2中实现允许中断的中断服务程序的流程图、中断服务程序的入口、中断服务程序的入口、流程图、7.1.3中断优先级管理、中断优先级的判别方法：1.软件决定中断优先级，接口电路、软件查询应用检查读取各中断源中断请求触发状态TEST AL、80H的a设备中是否有中断请求JN

4、Z ASEV，转移到a设备，中断服务的TEST AL、40H； 检查b设备中是否有中断请求JNZ BSEV，检查向b设备中断服务TEST AL，01H在h设备中是否有中断请求JNZ- HSEV，转移到h设备中断服务，特征：软件查询、查询的顺序是缺点：中断源多的情况下，询问时间长，中断应答慢。 2、硬件确定中断优先级，中断优先级代码电路链优先级队列电路专用硬件电路等。 7.2 8086/8088的中断系统，8086/8088功能强大，管理高效，具有简单灵活的中断系统，最多可以处理256种中断源，采用矢量中断方法，间接访问256种中断8086/8088有内部中断和外部中断两种中断。7.2.1 80

5、86/8088的中断指令，8086/8088提供了三个中断操作指令：1.中断指令格式，INT n或INT n=0255，中断类型代码。 2 .溢出中断指令INTO 3.中断返回指令IRET，7.2.2 8086/8088的中断分类被分类为外部中断和内部中断两种，如图7-5所示，1 .软件中断(内部中断)为类型：除法错误中断0型中断，超过了商品能显示的最大值。 2 .降级：调试方法。如果TF=1，当执行指令时，类型1的中断由CPU自动产生单步中断。调试调试程序用、中断类型号3。 在程序的任何地方都设置。 本质：将中断点指令INT 3插入程序。 4 .溢出中断溢出中断服务程序(型号4 )，3 .中

6、断点中断：定义： CPU执行软中断指令INTn后马上发生中断，调用对应的中断服务程序完成中断功能分类：1.基本的输入输出系统BIOS为系统的主要I/O设备提供控制2 .作为系统功能用户调用磁盘操作系统(DOS )提供的功能。 3 .用户自己定义的软件中断。 5. INTn指令中断、2 .硬件中断(外部中断)、通过NMI和INTR端子导入。 NMI用于处理系统的重大故障。 停电事故的处理：备份数据，启动备用电源。 优先顺序：内部中断、NMI、INTR、单步中断。 注：除了单步中断以外，不能阻止内部中断。 7.2.3中断向量，中断向量：中断处理子例程的入口地址，每个中断类型一个中断向量。 中断向量

7、表： 8086/8088微机系统规定所有的中断向量都集中在存储器的底部，构成合计1024个单元、地址00000H003FFH的所谓的中断向量表。 注意：中断类型代码只能确定存储中断向量的地址，而不能确定中断向量本身和中断服务程序的功能。 中断向量表、专用的5个(0#4# )系统中统一规定的中断类型。 保留的27个(5#31# )是为了系统开发而保留的中断类型。 用户能定义的224个(32#225# )已知类型的中断矢量的取得中断类型编号4该中断矢量是表中的开头单元的地址。 查找四个连续的存储单元，获得IP和CS，中断向量的结构，中断向量(中断服务程序的条目地址)表中的地址=中断类型号4，中断向

8、量表，24H*4=90H，00 在0000:0092H、0000:0093H、00H、46H、A4H、3BH、IP、46 00H、3B A4H、CS、3BA4:4600H，中断处理子程序中，示例n=24H，中断处理进程为中断请求1 .当出现内部中断或在NMI /INTR端子中存在有效的中断请求信号并且IF=1时，中断响应条件可以在CPU执行当前命令之后响应所述中断。 7.2.4 8086/8088的中断处理过程，特殊情况：在以下情况下，CPU执行当前指令后无法立即响应中断。 在下一个命令完成之前不允许中断应答。 1)cpu执行了块指令(LOCK )的情况下，2 )设定段寄存器的内容的指令和下一

9、个指令之间不允许中断。 3 )等待命令，在反复执行串行操作命令的过程中可以应答中断，但必须在基本操作完成后。 2 .中断处理序列、中断处理序列按照中断优先级从高到低的顺序来响应中断源。 8086/8088系统的中断处理步骤如下：1)除法错误中断、溢出中断、INT n。 2 )非屏蔽中断NMI。 3 )可以阻止中断INTR。 4 )降级。 中断处理过程，3 .获取中断类型代码，1 )专用中断，即除法错误、单步中断、非屏蔽中断、中断点中断和滋出中断分别由8086/8088CPU的硬件逻辑电路自动中断2 )因为2)INT n指令的第2个字节是中断类型码，所以软件中断指令从指令直接获取中断类型码。 3

10、 )外部可屏蔽中断在外部硬件电路进行中断响应时向CPU提供中断类型代码。 中断控制器8259A具有在中断响应时提供中断类型代码的功能。7.3中断控制器、大纲可编程中断控制器8259a (理解8259a的内部结构和功能、操作方式、级联使用，简要介绍8259a控制语)，7.3.1 8259A的主要功能，1 )每8259a一级8中断2 )各级中断被屏蔽或允许。3 )在中断响应周期提供中断源的中断类型代码并且CPU查找相应的中断向量。 4 )允许多级中断。 5 )设置多种优先级管理方式、屏蔽功能。 6) 8259A是可编程芯片，用户可以根据程序选择不同的工作方式，灵活方便。 7 )具有中断查询方式功能

11、，CPU以查询方式与各外围设备进行1/O操作。 如图7-8所示，7.3.2 8259A的结构和引脚功能、8259A的结构框图由8个基本部分构成，1 .中断请求寄存器IRR 2.优先级判别器PR 3 .中断服务寄存器ISR 4 .中断掩码寄存器IMR 5 .数据总线写控制逻辑7 .级联缓冲器/比较器8 .控制逻辑，2，8259A的中断处理过程，以下将以8259 a单独使用为例描述该中断处理过程。 1、1条或多条中断请求线IR0 IR7变高时，设定对应的IRR位。 2、PR在判断中断优先级和中断掩码寄存器的状态后，在某个中断优先级最高、允许中断的状态下，向CPU发送高电平的信号INT，请求中断服务

12、。 另外，在8259A的动作模式中，8259A有几个动作模式，这些动作模式能够通过初始化命令语(ICW1ICW4)和操作命令语(OCW1OCW4)来设定。 1、导入中断请求的方式、边缘触发方式。 上述跳跃边向8259A请求中断，即使上升到跳跃边也始终保持高电平，不会发生中断。 电平触发方式。 在高电平申请中断，但应答中断后必须立即清除高电平，避免引起第二次中断。 的双曲馀弦值。 虽然外围设备通过8259A请求中断，但是8259A不使用INT信号向CPU请求中断，并且CPU使用软件来标识中断源并提供服务。 2 .系统总线的连接方式，在大系统中，数据总线需要总线缓冲区。 8259A连接该带总线缓冲

13、器的系统总线的方式称为缓冲方式。 在小型系统中，8259A不需要总线缓冲区，直接连接到数据总线。 在8259A中，将不具有总线缓冲器而直接连接到系统总线的方式称为非缓冲方式。 3 .屏蔽中断源的方式、通常的屏蔽方式。 操作命令字OCW1用于屏蔽寄存器IMR的一位或几位1，以屏蔽一个或几个中断源的中断请求。 要释放某个中断源的中断请求，请将IMR的对应位置设为0。 特殊屏蔽方式。 在某些情况下，您可能会被要求在运行一个中断服务程序时，允许响应另一个优先级低于该程序的中断请求。 在这种情况下，可以采用特殊的掩码方式。 可以通过OCW3的D6D5=11进行设定。 4、优先顺序排列的方式、全嵌套方式。

14、 在这种方式中，中断优先级按07的顺序排队，只有中断级别高的中断源才能中断中断级别低的中断服务程序。 的双曲馀弦值。 这与完全的嵌套方式基本相同，但在特殊的完全嵌套方式中，执行一个级别的中断服务程序后，可以响应兄弟的中断请求，对兄弟的中断请求实现特殊的嵌套(使用8259A级联时，一个从切片的8 特殊的完整嵌套方法用于多个级联。 的双曲馀弦值。 以此方式，优先级不是恒定的，并且在一个设备中断了服务之后优先级会自动降到最低。 其初始优先顺序被规定为IR0、IR1、IR7。 该方式在系统中多个中断源的优先级相等时使用。 优先级特殊循环方式。 该方式和优先级自动循环方式的唯一不同在于，不在初始优先级顺

15、序固定IR0变为最高后开始循环，而是程序将ir0ir7的任一个指定为最高优先级，然后按顺序自动循环来决定优先级。 5 .结束中断的处理方式，自动中断结束方式。 中断服务程序在中断返回之前，即使不发出中断结束命令，也自动清除与该中断源对应的ISR位(实际上CPU发出第二次信号时，8259会自动清除ISR的对应位此方法用于没有嵌套多个中断的系统。 的双曲馀弦值。 在中断服务程序返回之前，要清除ISR的当前服务位，必须发出中断结束命令。 另外，八二五九a的初始化命令，当八二五九a初始化编程时，四个初始化命令ICW (初始化命令)，即ICW1ICW4； 在8259A运行期间，有OCW (操作命令wor

16、d )、OCW1OCW3三个操作命令语。 因为在8259A只有端口地址、A0=、0偶数地址端口、1奇数地址端口，所以在8259A的读/写动作时，控制字、写入的端口地址、写入的顺序、相关标志位、1. ICW1、(IRi触发) 是否对ICW4进行写入)，ltim:iri的触发方式，1高电平触发， SNGL :是否使用单体，是否使用0级联，=，ic4 :是否写入ic4，1后写入的IC w4，0不写入=、例：在某8086微机系统中，使用单体8259A，中断请求信号为上升触发，需要设置ICW4，端口地址为20H，21H其初始化指令语ICW1为00010011=13H，设置ICW1的指令为：mo 2. I

17、CW2，(中断类型号的高位5位)，(中断类型号的低位3位发生在8259A自动编码中)，例如：在某PC上8个可屏蔽中断(IR0 IR7 )的类型号为08H 0FH，A0=1，端口地址为21H时，ICW2为： 0 设置ICW2的命令是： MOV AL、08H OUT 21H、AL、3. ICW3 (级联时，主站从站的级联引脚)，ICW1中SNGL=，1不写入ICW3，0是ICW3，(1)写入主机的IC w3 (2)在写入从站片的ICW3，例如某8086微机系统中，若在主机片8259A的IR2、IR6管脚上分别连接从站片8259A，则主机、从站片的ICW3初始化命令语如下设定：主机44H主片的ICW3将从片、OUT 21H、表示AL已连接到IR6、IR2的ICW3写入到奇