中断系统基本概念

单击此处编辑母版标题样式,第5章 中断系统,第,5,章,中断系统,5.1,中断系统基本概念,5.2,中断的处理过程,5.3,IBM-PC,机中断系统结构,5.4,Intel 8259A,可编程中断控制器,5.5,中断程序举例,本章学习目标,掌握有关中断的基本概念、中断优先级、中断嵌套、中断屏蔽、中断向量等基本概念。,了解8086/8088中断系统中的中断源分类、,IBM-PC,机中断系统结构。,掌握可编程中断控制器8259,A,的功能、内部结构、工作方式及初始化命令和操作命令的定义、使用方法，服务程序的基本编写方法。,5.1,中断系统基本概念,5.1.1,中断系统的作用,5.1.2,中断源,返回本章首页,5.1.1,中断系统的作用,（1）分时处理,（2）故障处理,（3）实时处理,返回本,节,5.1.2 中断源,1外部设备请求中断：,是指系统中外设所发生的中断。,2实时请求中断：,实时中断用于实时系统中，在工业控制中经常使用。,3故障请求中断：,同机器硬件错误有关的中断系统称谓硬件故障中断。,4程序性中断：,与用户程序错误有关的中断，统称为程序性中断。,返回本,节,5.2,中断的处理过程,5.2.1,中断请求与中断屏蔽,5.2.2,中断优先级排队,5.2.3,中断响应,5.2.4,中断处理,返回本章首页,处理一个中断的过程，就是妥善处理以下一些基本问题的过程：,1）何时检查中断输入信号及其处理办法。,2）如何把控制转给中断服务程序。,3）如何保护和恢复中断的现场。,4）如何识别中断源。,5）如何识别优先级较高的中断。,6）如何开放和关闭中断。,5.2.1,中断请求与中断屏蔽,1中断请求的定义：,用某种信号通知,CPU,指明某台外设正在请求需要中断现行程序的执行。,2中断请求的条件,：第一、外设本身的准备工作已完成；第二、系统允许该外设发中断请求。,3中断屏蔽：,当此触发器在程序控制下，使触发器输出端置“1”时，允许中断（,EI），,若触发器输出端置“0”时，则关闭中断（,DI）。,返回本,节,5.2.2 中断优先级排队,1中断优先级：,当,CPU,正在处理中断时，能响应更高级别的中断请求，而屏蔽掉同级或较低级别的中断请求。,2单级中断处理和多级中断处理,：单级中断处理不允许其他设备再中断,CPU,的程序；多级中断处理允许优先级高的中断打断优先级低的中断服务程序。,图,5-2,同时中断请求的处理方法,（,a,）,单级中断处理,（,b,）,多级中断处理,3中断排队与中断源的识别,（,如图5-35-7所示）,（1）程序查询识别（软件查询法）,（,2,）单线串行顺序链识别（硬件查询法）,（,3,）中断向量法识别,图,5-3,多级中断结构,图,5-4,单级中断结构,图,5-5,程序查询识别中断方法,图5-6 串行顺序链识别中断方法,图,5-7,向量中断示意图,返回本,节,5.2.3 中断响应,1中断响应的方法,（1）中断隐指令,（2）中断矢量,2中断响应的条件,1）设置中断请求触发器，发出中断请求信号,2）设置中断屏蔽触发器，当此触发器为“1”时，允许外设的中断请求才能被送出至,CPU。,3）CPU,处于开中断状态。,4）,CPU,在一条现行指令结束之后响应中断。,3中断响应的过程,1）发出中断响应信号。,2）同时自动关中断，即置中断允许触发器,IF,为“0”。,3）保存断点。,4）保护现场。,5）输入到中断服务程序逻辑的入口地址。,返回本,节,5.2.4 中断处理,1起始部分保护现场,2主体部分中断服务,3结尾部分恢复现场,图5-8 中断服务程序框图与程序示例,返回本,节,5.3,IBM-PC,机中断系统结构,5.3.1 8086/8088,CPU,的中断结构体系,5.3.2 8086/8088中断优先级别对中断源的管理,5.3.3,IBM-PC/XT,的中断控制逻辑,5.3.4,IBM-PC/AT,的中断控制逻辑,返回本章首页,5.3.1 8086/8088,CPU,的中断结构体系,图5-9 8086/8088的中断源,1,内部中断,内部中断的特点是：,1）是指令中指定的，或隐含的，或是预定的。,2）,CPU,不执行中断响应总线周期,INTA。,3）,除单步中断外，其他内部中断的优先级都比外部中断的要高，都不能被屏蔽（禁止）。,4）单步中断的优先级是所有中断里最低的，它可以用中断允许标志位,TF,置0来屏蔽。,2外部硬件中断,（,1,）非屏蔽中断,NMI：,不受中断允许标志,IF,的影响，它总是被,CPU,接受的，,（,2,）屏蔽中断,INTR：,是否响应,INTR,的请求，取决于中断允许标志位,IF,的状态。,3中断类型号和中断向量表,中断类型号：对每种中断都指定一个中断类型号代码，从0255，每一个中断类型号都可以与一个中断服务程序相对应。中断服务程序存放在存储区域内，而中断服务程序的入口地址存在内存储器的中断向量表内。,中断向量表：是中断类型号与它相应的中断服务程序入口地址之间的转换表。,图5-10 中断向量表,表,5-1,IBM PC,XT,机的中断类型号的安排（一）,表,5-2,IBM PC,XT,机的中断类型号的安排（二）,中断类型号,地址（,H,）,中断功能,中断类型号,地址（,H,）,中断功能,20,80-83,程序结束,26,98-9,B,绝对磁盘写,21,84-87,DOS,系统调用,27,9C-9F,程序结束，驻留内存,22,88-8,B,结束地址,28,A0-A3,DOS,内部使用,23,8C-8F,中止处理,292,E,A4-BB,DOS,保留,24,90-93,错误处理,2F,BC-BF,DOS,内部使用,25,94-97,绝对磁盘读,303,F,C0-FF,DOS,保留,4中断向量表的初始化,方法一：采用,DOS,系统功能调用。即,INT 21H,的25,H,号功能调用。,方法二：将中断服务程序的入口地址直接装入中断向量表中。,返回本,节,5.3.2 8086/8088中断优先级别对中断源的管理,1中断优先级别,中断源,优先级,除法错、,INT n，INT O,最高,NMI,INTR,单步（陷阱）,最低,表,5-3,中断优先级顺序,28086/8088对中断源的采样,有几条指令是在紧跟其后的一条指令也被执行完才去采样：,1）对段寄存器的装入指令,2）,STI,和,IRET,指令,3）,WAIT,指令,4）,HLT,指令,38086/8088中断处理过程,1）将中断类型码乘4，指向中断向量表中的中断处理子程序的入口地址。,2）保存,CPU,的状态。,3）清除,IF,和,TF,的状态标志位。,4）保存原来执行的主程序的中断点。,5）转中断处理子程序入口地址。,6）执行中断处理子程序。,7）返回到被中断了的主程序的断点继续执行。,图,5-11,中断处理过程框,返回本,节,5.3.3,IBM-PC/XT,的中断控制逻辑,（1）内部中断源：除法错引起的中断、溢出引起的中断、执行中断指令,INT（,包括,INT3,断点中断）引起的中断以及单步中断。,（2）非屏蔽中断,NMI：,系统板上存储器奇偶校验错、,I/O,通道中的插件奇偶校验错、8087请求中断。,（3）可屏蔽中断,INTR：,外部设备请求中断时，是通过,INTR,引脚向8088,CPU,请求屏蔽中断。,图5-12 中断控制逻辑电路如图,8259,输入,中断类型号,中断源,IRQ0,08,电子钟时间基准,IRQ1,09,键盘,IRQ2,0A,为用户保留,IRQ3,0B,异步通信：,COM2,IRQ4,0C,异步通信：,COM1,IRQ5,0D,硬盘,IRQ6,0E,软盘,IRQ7,0F,并行打印机,表,5-4,IBM PC/XT,机中断源和中断类型号,返回本,节,5.3.4,IBM-PC/AT,的中断控制逻辑,IBM PC/AT,机的中断管理着三类中断源：,（1）内部中断源,（2）非屏蔽中断,NMI,（3）,可屏蔽中断,INTR,图5-13,PC/AT,机两片8259级联硬件连接图,表,5-5,IBM PC/AT,机中断源和中断类型号,返回本,节,5.4,Intel 8259A,可编程中断控制器,5.4.1 8259,A,的框图和引脚,5.4.2,中断触发方式和中断响应过程,5.4.3,工作方式,5.4.4 屏蔽中断源的方式,5.4.5 结束中断处理的方式,5.4.6 中断级联方式,5.4.7 8259,A,初始化命令字和操作方式命令字,返回本章首页,5.4.1 8259,A,的框图和引脚,1功能及工作特点,1）可用9片8259,A,来构成64级的主从式中断系统。,2）每一级中断都可以屏蔽或允许。,3）8259,A,可提供相应的中断向量，从而能迅速地转至中断服务程序。,4）通过编程使8259,A,工作在多种不同的方式。,5）工作时只需要一组+5,V,电源。,2结构框图,图5-14 8259,A,的方框图,38259,A,的引脚,图5-15 8259,A,的引脚,48259,A,的工作原理,第一个负脉冲到达时，8259,A,做到：,1）使,IRR,的锁存功能失效。,2）使当前中断服务寄存器,ISR,中的相应位置1。,3）便,IRR,寄存器中的相应位清零。,第二个负脉冲到达时，8259,A,完成：,1）将中断类型寄存器中的内容,ICW2，,送到数据总线,的,D7D0，CPU,将此作为中断类型码。,2）第二个脉冲结束时，8259,A,会将第一个脉冲到来时设置的当前中断服务寄存器,ISR,的相应位清零。,58259,A,寄存器,及,I/O,端口的识别,表,5-6 8259,A,读写操作及地址,CS,RD,WR,A0,功能,8259,A,端口,PC/XT,机端口,0,0,1,0,读IRR，ISR,偶地址,20,H,0,0,1,1,读IMR,奇地址,21,H,0,1,0,0,写ICW1，OCW2，OCW3,偶地址,20,H,0,1,0,1,写ICW2，ICW3，ICW4，OCW1,奇地址,21,H,0,1,1,无操作,1,无操作,返回本,节,5.4.2 中断触发方式和中断响应过程,1中断触发方式,（,1,）边沿触发方式,（,2,）电平触发方式,（,3,）中断查询方式,2中断响应过程,1）当它的一条或多条中断请求线（,IR7IR0）,变为高电平时，它就使中断请求锁存器,IRR,相应的位置1。,2）8259,A,分析这些请求，它就向,CPU,发出高电平有效信号,INT，,请求中断服务。,3）当前一条指令执行完毕，且,IF=1,时，,CPU,响应中断请求，进入中断响应总线周期。,4）8259,A,接到来自,CPU,的第一个脉冲，把允许中断的最高优先级请求位，置入服务寄存器,ISR，,并把,IRR,中对应的位清零。,5）,CPU,在第二个总线周期，再次发出一个脉冲，8259,A,接到第二个脉冲，送出中断类型码，,CPU,读取该类型码。第二个中断响应周期，总线封锁撤销。,图5-16 中断响应总线周期时序,返回本,节,5.4.3 工作方式,1一般完全嵌套方式,2特殊完全嵌套方式,3优先级自动循环方式,4优先级特殊循环方式,返回本,节,5.4.4 屏蔽中断源的方式,1普通屏蔽方式,2特殊屏蔽方式,返回本,节,5.4.5 结束中断处理的方式,1中断自动结束方式,2一般的中断结束方式,3特殊的中断结束方式,返回本,节,5.4.6 中断级联方式,1缓冲方式：,8259,A,通过总线驱动器和数据总线相连，这就是缓冲方式。,2非缓冲方式：,当系统中只有单片8259,A,时，一般将它直接与数据总线相连。,图5-17 8259,A,缓冲方式下级连结构,图5-18 8259,A,非缓冲方式下级连结构,返回本,节,5.4.7 8259,A,初始化命令字和操作方式命令字,1初始化命令字,ICW,（,1,）ICW1,（,2,）ICW2,（,3,）,ICW3,（,4,）,ICW4,（,5,）,初始化命令字的编程顺序,图5-19,ICW1,命令字,图5-20,ICW2,命令字,图5-21 主8259,A,的,ICW3,命令字,图5-23,ICW4,命令字,图5-24 8059,A,初始化命令字的顺序,返回本,节,5.5,中断程序举例,5.5.1,IBM-PC/XT,机对,8259,A,的初始化,5.5.2,IBM-PC/AT,机对,8259,A,的初始化,返回本章首页,5.5.1,IBM-PC/XT,机对,8259,A,的初始化,（,1,）初始化编程,1,）工作在8086/8088系统、单片8259,A、,边沿触发方式。,2,）中断向量初始值为08,H（IRQ0，,电子钟中断向量）。,3,）中断服务结束时，用常规的中断结束命令，固定优先权级别。,（,2,）中断屏蔽,1,）屏蔽所有中断,2,）屏蔽某中断源使其不发中断请求,3,）中断查询,4,）中断结束命令字,返回本,节,5.5.2,IBM-PC/AT,机对8259,A,的初始化,（1）初始化8259,A,主片,MOV AL，11H ；ICW1,边沿触发，级连，有,ICW4,OUT 20H，AL,JMP SHORL$+2；I/O,端口的延时要求,MOV AL，08H；ICW2,中断类型号的初值为08,H,OUT 21H，AL,MOV AL，04H ；04=00000100B OCW3,从片,INT,接主片,IR2,OUT 21H，AL,JMP SHORL$+2 ；I/O,端口的延时要求,MOV AL，09H ；ICW4 8086,系统，非自动,EOI，,非缓冲，,；特殊完全嵌套,OUT21H，AL,（2）初始化8259,A,从片,MOV AL，11H ；ICW1,边沿触发，级连，有,ICW4,OUT 0A0H，AL,JMP SHORL$+2 ；I/O,端口的延时要求,MOV AL，70H ；ICW2,中断类型号的初值为70,H,OUT 0A1H，AL,MOV AL，02H ； OCW3,从片,INT,接主片,IR2,OUT 0A1H，AL,JMPSHORL$+2；I/O,端口的延时要求,MOV AL，01H ；ICW4 8086,系统，非自动,EOI，,非缓冲，,；一般完全嵌套,OUT0A1H，AL,返回本,节,THANK YOU VERY MUCH ！,本章到此结束，,谢谢您的光临！,返回本章首页,结 束,放映,