第六章 中断控制接口

1、.,第六章 中断控制接口,2011/10 东北大学计算机系统研究所,.,第六章 中断控制接口,6.1 中断系统概述,6.2 8259a中断控制器,习 题,.,外部中断：可屏蔽中断和非可屏蔽中断。 内部中断：除法错等中断，软中断。,int n 指令,中断逻辑,非屏蔽中断请求,8259,irq,irq,irq,irq,irq,irq,irq,irq,5,1,2,3,4,0,6,7,intr（080fh）,nmi（2）,（70h77h）,单 步 （1）,断 点 （3）,溢 出 （4）,tf,if,6.1.1 中断请求与中断源,6.1 中断系统概述,除法错 （0）,.,实现中断嵌套：cpu在处理低级中

2、断时，若出现更高级的中断请求，应暂停对较低级的中断的处理，转去处理较高级的中断。,6.1 中断系统概述,实现中断与返回：能够响应中断，转到相应的中断服务程序，处理结束后能够返回到断点处。,实现优先级排队：多个中断源同时发出中断请求时，中断系统能够按优先级依次进行处理。,6.1.2 中断系统的功能,.,cpu的中断是开放的：cpu只有在标志寄存器中的if标志为1时才对外部中断请求信号（intr）进行响应。cpu可通过sti、cli指令对if标志置1或清0。,6.1 中断系统概述,有中断请求信号：主要指外部中断，如intr、nmi。,中断请求没有被屏蔽：每个中断源都可以在cpu的控制下发出中断请求

3、信号（intr），如8250的ier寄存器和out0、out1信号，8255a的pc2、4、6以及8259的imr。,6.1.3 中断响应-中断系统响应中断的条件,cpu在现行指令执行完毕时才响应中断：满足以上条件的情况下,.,关中断：cpu响应中断后，首先将标志寄存器入栈，然后关闭中断（if置0），以防止 在保存断点和保护现场之前再次响应中断。 保存断点：将cs、ip推入堆栈，以保证中断结束时返回到断点处。 根据中断向量（cpu发中断响应信号时获得的）查询中断向量表，得到中断服务子程序的首地址，并转去执行中断处理程序。,6.1 中断系统概述,6.1.3 中断响应- cpu中断响应过程,.,6

4、.1 中断系统概述, if=1 , if=1 , if=0 ,cs,ip,cs,ip,堆栈,中断向量表,cs,ip,cs,ip,cs,ip,0,1,2,cs,ip,中断号（例如 2）,到cs:ip取出指令,转入执行中断程序,cpu中断响应过程模拟,.,pck：ram奇偶错。 npi：8087异常。 i/o chck：i/o通道奇偶错。,int n 指令,中断逻辑,intr,nmi,除法错,单 步,断 点,溢 出,of,if,ls74,q,xd,7,d,wrtnmireg,ck,+5v,reset,pck,npi,i/o chck,enable/ock,（out 80h a0h）,6.1 中断系

5、统概述,6.1.4 pc机中断系统,.,int n 指令,中断逻辑,非屏蔽中断请求,8259,irq,irq,irq,irq,irq,irq,irq,irq,5,1,2,3,4,0,6,7,intr（080fh）,nmi（2）,除法错,（70h77h）,单 步,断 点,溢 出,of,if,计时器,键盘,级联,com2,com1,lpt2,软盘,lpt1,实时时钟,硬盘,irq,14,irq,8,8259（2）,（1）,查出其它的中断源,6.1 中断系统概述,6.1.4 pc机中断系统,.,6.1 中断系统概述,0000：0000h,0000：0003h,0000：0004h,ip,cs,ip,

6、cs,ip,cs,ip,cs,0000：0007h,0000：0008h,0000：000bh,0000：000ch,0000：03fch,0000：03ffh,中断0,中断1,中断2,中断3,中断255,中断相量表,中断相量：中断子程序的首地址,.,开机或者复位时由bios将10h1fh号中断的首地址写入表中。,6.1 中断系统概述,中断相量表的初始化,执行引导程序时由操作系统将20h2fh号中断的首地址写入表中。,用户应用程序中的中断服务子程序的首地址，由主程序通过int 21h和int 27h指令将其写入表中。,中断程序一般都常驻内存。,.,中断描述符表idt,8字节,中断0的门,中断1

7、的门,中断2的门,idtr,gdt,门描述符（中断描述符）,偏移量1631,访问字节,选择子,偏移量015,6.1 中断系统概述,.,调用门：允许较低级的程序调用（call）较高级的程序（如操作系统）。（在gdt中）,任务门：允许从特权级较低的任务切换（call或中断，如按时间片）到特权级较高的任务。（在gdt、idt中）,陷阱门：所访问的是异常处理子程序。（在idt中）,中断门：用于访问中断处理程序。与陷阱门的区别是中断处理之前清if，而陷阱门不管if的状态。（在idt中）,6.1 中断系统概述,.,第六章 中断控制接口,6.2 8259a中断控制器,6.1 中断系统概述,习 题,.,6.2

8、.1 8259a的引脚,8259a,d0d7,rd,wr,cs,a0,int,inta,.,irq0,irq1,irq7,cas0,cas1,cas2,级联,sp/en,主从/缓冲,中断源,6.2 8259a中断控制器,.,6.2.2 8259a的内部结构及中断响应顺序,irq0,irq1,irq7,irr,imr,优先级分析器,isr,比较器,icw2,中断向量,int,inta,d07,6.2 8259a中断控制器,.,外部设备提出中断请求（irqi）。 中断请求被锁存在irr中，并与imr相“与”。 经优先级分析器检出优先级最高的中断请求。 由控制电路比较该中断请求与当前中断（cpu正在

9、处理的）的优先级，判断是否能够进行嵌套。是则向cpu发出int信号。 cpu输出第一个inta脉冲信号，将irr的对应位清0，并将isr的对应位置1。,6.2 8259a中断控制器,6.2.2 8259a的内部结构及中断响应顺序,输出第二个inta脉冲信号，8259a在这个周期将中断向量码输出到数据总线。 cpu读取中断向量码，转到相应的中断处理程序。,.,int,inta,irq1,irq0,irq7,sp/en,cas0,cas1,cas2,int,inta,irq1,irq0,irq7,sp/en,cas0,cas1,cas2,int,inta,irq1,irq0,irq7,sp/en,

10、cas0,cas1,cas2,主片,从片,inta,intr,6.2 8259a中断控制器,*8259a的级联,.,icw1,icw2,icw3,icw4,ocw1,ocw2,ocw3,偶,奇,奇,奇,d4=1,imr,奇,偶,偶,d4=0 d3=0,d4=0 d3=1,irr,isr,偶,偶,读irr：mov al，00001010b out 20h，al in al，20h,6.2 8259a中断控制器,6.2.3 8259a的程序设计-内部寄存器,.,icw1,icw2,icw3,icw4,ocw1,ocw2,ocw3,偶,奇,奇,奇,d4=1,imr,奇,偶,偶,d4=0 d3=0,d

11、4=0 d3=1,irr,isr,偶,偶,读isr： mov al，00001011b out 20h，al in al，20h,6.2 8259a中断控制器,6.2.3 8259a的程序设计-内部寄存器,.,icw1,icw2,icw3,icw4,ocw1,ocw2,ocw3,偶,奇,奇,奇,d4=1,imr,奇,偶,偶,d4=0 d3=0,d4=0 d3=1,irr,isr,偶,偶,6.2 8259a中断控制器,6.2.3 8259a的程序设计-内部寄存器,读imr：in al，21h,.,icw1： icw2 ： icw3：,0,0,0,1,ltm,x,sngl,ic4,1电平触发,0边

12、沿触发,1单片使用,0级联使用,1要求icw4,0不要icw4,off7,off6,off5,off4,off3,0,0,0,s7,s6,s5,s4,s3,s2,s1,s0,主片,1：连有从片；0：未连从片,中断向量高5位,6.2 8259a中断控制器,6.2.3 8259a的程序设计-内部寄存器,.,icw3： icw4：,0,0,0,0,0,id2,id1,id0,0,0,0,sfnm,buf,m/s,aeoi,1,从片,从片id,1特殊完全嵌套方式,0非特殊完全嵌套方式,1 缓冲方式,0 非缓冲方式,1 本片为主片,0 本片为从片,1 自动 eoi,0 非自动 eoi,6.2 8259a

13、中断控制器,6.2.3 8259a的程序设计-内部寄存器,.,ocw1： /imr ocw2：,m7,m6,m5,m4,m3,m2,m1,m0,1：该中断请求被屏蔽；0：该中断请求开放,r,sl,eoi,0,0,l2,l1,l0,选择一个中断级,1：优先级自动循环,0：优先级非自动循环,1：l0l2有效,0：l0l2无效,isr对应位复位,6.2 8259a中断控制器,6.2.3 8259a的程序设计-内部寄存器,.,ocw3：,0,esmm,smm,0,1,p,rr,ris,00=无操作,1：查询命令,01=无操作,10=读irr,11=读isr,00=无操作,01=无操作,10=取消指定的

14、屏蔽,11=设置指定的屏蔽,0：非查询命令,6.2 8259a中断控制器,6.2.3 8259a的程序设计-内部寄存器,.,6.2 8259a中断控制器,6.2.4 8259a在ibm pc系列机中的应用,ibm pc/at的中断源,ibm pc/at中8259a的初始化,.,；初始化主控8259a mov al,11h ;icw1，8259a级联使用，边沿检测 out 20h,al mov al,08h ;icw2,设置中断向量的高5位， out 21h,al ;irq0irq7分别对应int08h到0fh mov al,04h ;icw3,在irq2上接有一从属8259a out 21h,

15、al mov al,01h ;icw4,指定非aeoi方式 out 21h,al,6.2 8259a中断控制器,6.2.4 8269a在pc机中的应用- ibm pc/at中8259a的主片初始化,.,6.2 8259a中断控制器,6.2.4 8269a在pc机中的应用- ibm pc/at中8259a的从片初始化,；初始化从属8259a mov al,11h ;icw1，8259a级联使用，边沿检测 out 0a0h,al mov al,70h ;icw2,设置中断向量的高5位， out 0a1h,al ;irq8irq15分别对应 int70h77h mov al,02h ;icw3, 该从控制器接在主控制器的 irq2上 out 0a1h,al mov al,01h ;icw4,指定非aeoi方式 out 0a1h,al,.,第六章 中断控制接口,6.1 中断系统概述,6.2 8259a中断控制器,习 题,.,习 题,什么是中断？ 86系列cpu响应中断的条件是什么？ 86系列cpu响应中断时，硬件自动