微机原理伍-中断

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第七章,中断,第七章 中 断,7.1,中断与中断控制,7.2,可编程中断控制器,8259A,7.3,中断向量表的建立方法,7.4 CPU,的中断处理顺序,7.1,中断与中断控制,1.,中断的概念,中断 （中断,/,异常）,中断源 中断请求 中断响应 中断处理 中断返回,2.,中断分类,按中断源的性质可以把中断分类,:,(1).,外部硬件中断,中断源是外部硬电路。通过,CPU,的,NMI,引脚或,INTR,引脚向,CPU,提出中断请求。,INTR:,可屏蔽中断，受,CPU,内标志寄存器中,IF,位的屏蔽,NMI:,非屏蔽中断，不受,IF,位的屏蔽。,CPU,每执行完,一条指令,，检测,NMI,和,INTR,引脚上有无中断请求。,(2).,内部异常中断,中断源是,CPU,内部正在执行的过程发生的异常情况。,如除法操作时结果太大,(,分母太小,),；,访问某个页或段时，该页或段正好不在内存；,系统的硬件 、软件,(,各种系统用表,),发生错误。,3.,中断优先顺序,CPU,的中断优先权排列从高到低为：,（,1,）除法出错中断，溢出中断，,INT n,（,2,）,NMI,（非屏蔽）,（,3,）,INTR,（可屏蔽）,（,4,）单步中断,4.,中断类型码,中断类型码是连接中断源和中断处理程序的,唯一桥梁,。,80X86,可处理,256,级中断,，中断类型码可以是,0,255,，,一部分由系统占用，一部分用户可以支配。,比如：除法错误（,n=0,） 调试异常（,n=1,）,NMI,中断（,n=2,） 断点中断（,n=3,）,溢出中断（,n=4,）,5.,中断处理顺序,6.,中,断向量表和中断描述符表,每个中断都分配有中断类型码，,CPU,通过中断类型码,经过处理要找到对应的中断服务程序的,入口地址,。,.,实模式： 由,中断向量表,将中断类型码和中断服务,程序的入口地址联系起来；,.,保护模式：是由,中断描述符表,来对二者进行联系。,实模式下几个重要概念：,中断向量表,：设置在系统,RAM,的最低端,00000H,003FFH,的,1K,字节内，表中共有,256,个中断类型码对应的向量,值。（,256*4=1K,）,中断向量,：每个向量占用,4,个字节，称为中断向量。,前,2,个字节为中断服务程序入口地址的,偏移地址,IP,，,后,2,个字节为服务程序的,段基址,CS,。,向量地址,：这,4,个单元的地址中的,最小地址,称为向量地址。,规定,：中断向量表中各向量,等长,，且处理程序入口地址在,向量表中按中断源的,类型码排序,。,重要公式,：,向量地址 向量表的首地址,+,中断类型码*,4,讨论,:,已知中断类型码,n,，如何得到中断服务程序入口地址,?,保护模式,：,.,中断描述符表（,IDT,）：在内存中的首地址保存在,CPU,内部的,IDTR,系统寄存器中。,.CPU,响应中断过程中，,CPU,把中断类型码,乘以,8,，与,IDTR,中的,基地址相加,，指示,中断描述符表中的某一中断门或陷阱门,(8,个字节组成,),。,.CPU,将,门描述符,中的,选择符,送,CS,寄存器，并根据选择符中,TI,位从,LDT,或,GDT,中选择一个,段描述符,，送入,CS,的段描述符寄存器中。,.,由,段描述符,中的,基地址,和,门描述符,中的,偏移地址,确定中断服务程序的入口地址。,7.3,中断向量表的建立方法,7.3.1,绝对地址置入法,AT,指定段地址,(16,位,),，,ORG,指定偏移地址,用,DD,伪指令将中断服务程序的首地址装入。,INTTBL SEGMENT AT 0,ORG n*4,DD,INT_VCE,INTTBL ENDS,MCODE SEGMENT,；主程序,INT_VCE,PROC FAR,；中断服务程序,IRET,7.3.2,使用串指令装入法,ES,设定为,0,，,DI,中设定为,n*4,，使用,STOSW,指令、即可完成中断服务程序首地址的装入。,CLI,；禁止中断,MOV AX,，,0,MOV ES,，,AX,；置向量表,段地址,MOV DI,，,n*4H,；置向量表,偏移地址,MOV AX,，,OFFSET INT_VCE,；中断服务程序,偏移地址,CLD,STOSW,MOV AX,，,SEG INTV_CE,；中断服务程序,段地址,STOSW,STI,7.3.3,使用,DOS,调用法,利用,DOS,中断,21H,以及专门为更新中断服务程序地址的,25H,号功能来设置中断地址。,使用,25H,功能时要求：,AL=,中断类型号，,DSDX=,中断服务程序首地址的段、偏移地址。,PUSH DS,；保存当前数据段,MOV DX,，,SEG INT60H,MOV,DS,，,DX,MOV,DX,，,OFFSET INT60H,MOV,AL,，,60H,；设中断类型号为,60H,MOV AH,，,25H,INT 21H,POP DS,7.3.4,直接接入法,例：外设的中断类型号为,6BH,，设中断服务程序,段地址,为,1000H,，,偏移地址为,2000H,。建立中断向量表。,重要概念,中断向量表,：设置在系统,RAM,的最低端,00000H,003FFH,的,1K,字节内，表中共有,256,个中断类型码对应的,向量值。（,256*4=1K,）,中断向量,：每个向量占用,4,个字节，称为中断向量。,前两个字节,为中断服务程序入口地址的,偏移地址,IP,，,后两个字节,为服务程序的,段基址,CS,。,中断向量表,将中断类型码和中断服务程序的,入口地址联系起来,中断类型号（,6BH,）对应的中断向量表地址为：,从,001ACH,开始的,4,个存储单元,6BH4,001ACH,00H,20H,00H,10H,001ACH,中断向量表,IP,地址,CS,地址,中断类型号,n4,中断服务程序,IP,、,CS,地址,编程建立中断向量表：,XOR AX,，,AX,MOV DS,，,AX,；指向,0,段,MOV AX,，,2000H,MOV WORD PTR 01ACH,AX,；置,偏移地址,MOV AX,，,1000H,MOV WORD PTR 01ACH+2,AX,；置,段地址,7.2,可编程中断控制器,8259A,7.2.1 8259A,的内部结构及管脚分配,特点：可编程、八级向量优先中断、级连、优先权动态地改变。,1.,中断请求寄存器,(IRR),中断请求,IR7-IR0,，当某个为高电平时，,IRR,相应位置,“,1,”,。,2.,中断服务寄存器,(ISR),任何一级中断被响应，执行其中断服务程序，,ISR,相应位置,“,1,”,。多重中断情况下，,ISR,中多位被同时置,“,1,”,。,3.,优先权判别器,(PR),当,IR7-IR0,中有多个中断请求信号同时产生时，,PR,判定哪个,中断请求具有最高优先权，并把它置入,ISR,的相应位。,4 .,中断屏蔽寄存器,(IMR),通过,IMR,可实现对各级中断的有选择的屏蔽。,5.,级联,（中断最多扩展到,64,级）,一片,8259A,只能接收,8,级,中断，当超过,8,级时，可用多片,8259A,级联,使用，构成主从关系。,连线要求：,.,主,8259A,：级联信号,CAS,2,-CAS,0,是输出信号；,SP,端为,“,1,”,.,从,8259A,：级联信号,CAS,2,-CAS,0,是输入信号；,SP,端为,“,0,”,.,从,8259A,的,INT,输出接到主的中断输入端,IR,上,例：,3,片级联,6.,控制电路,根据,IRR,的置位情况和优先权判别器,PR,的判定结果，向,8259A,内部其它部件发出控制信号，并向,CPU,发出,中断请求,INT,和接收来自,CPU,的,中断响应,INTA,。,7.,读,/,写控制逻辑,A,0,：,8259A,占两个,I/O,端口地址，用,A,0,来选,CS,：端口地址的其它高位由片选信号端输入。,RD,：读信号,WR,：写信号,8.,数据总线缓冲器,双向,8,位三态缓冲器，构成,8259A,与,CPU,之间的数据接口。,二、,8259A,的管脚分配,4,类：,与外部设备连接的中断请求输入管脚,IR,0,-IR,7,；,与,CPU,连接的数据通路和控制信号：,D,0,-D,7,WR,，,RD,INTA,INT,；,用于,8259A,级联的管脚,CAS,0,-CAS,2,SP/,EN,；,端口地址选择信号,CS,A,0,。,7.2.2 8259A,的中断管理方式,一、中断优先权管理,(4,种,),1.,完全嵌套方式,固定,优先权,:IR,0,IR,1,IR,7,。,高优先级的中断可进入低优先级，但低优先级不能,进入高优称级或同等优先级。,2.,自动循环方式,IR,0,-IR,7,轮流,具有最高优先权。,当任何一级中断被处理完，它的优先级别就被改变,为最低，而最高优先级分配给该中断的下一级中断。,3.,中断屏蔽方式,普通屏蔽,:,在中断屏蔽寄存器,IMR,中，将某一位或几位,置,“,1,”,来屏蔽掉相应级别的中断请求。,特殊屏蔽,:,可使低优先级别的中断进入正在服务的,高优先级别中。,4.,特殊完全嵌套方式,(,用于级联情况,),接在,主片,IR3,上的从片比接在,IR4,上的从片,具有高的优先权；,而,主片上,IR0,IR1,IR2,上的中断比从片具有高优先权。,二、,8259A,中断结束的管理方式,中断结束的管理就是用不同的方式使,ISR,的相应位清,“,0,”,，,并确定下面的优先排队。,.,完全嵌套情况,.,自动循环情况,.,特殊完全嵌套情况,8259A,的内部结构,7.2.3 8259A,的编程,8259A,是一个可编程器件，在正常操作之前,用程序规定,其优先权管理方式、中断结束方式、级联的引入等,这段程序称为可编程器件的,初始化,8259A,的初始化,预置命令字,ICW,1,-ICW,4,操作命令字,OCW,1,-OCW,3,但：不是任何情况下都需要设置,4,个预命令，,可根据,8259A,的使用情况而定。,预置命令字（,4,个字,ICW1-ICW4,）,是要按规定,顺序,写入,8259A,中的。,8259A,的初始化,预置命令字,ICW,1,-ICW,4,操作命令字,OCW,1,-OCW,3,预置命令字顺序流程,（级联时用,ICW,3,）,预置命令字,功能：,ICW,1,8259A,是单一式还是主从式；,ICW,2,设置,8,个中断请求设备的类型号；,ICW,3,若为主从式则规定主,8259A,中每个,IR,端是否带,从,8259A,，从,8259A,则要规定从主,8259A,的哪个,IR,端引入；,ICW,4,完成中断管理方式的设定。,第二部分称操作命令字,OCW,1,-OCW,3,，,8259A,通过,预置命令字初始化后（即,ICW1-ICW4,初始化），,自动进入操作模式。无需按顺序写入。,8259A,占两个端口地址（用,A,0,选择），,每个命令字写入,8259A,后被存入相应的寄存器中,一、预置命令字,1.,ICW,1,的格式,D,1,=1,，使用单片,8259A,；,D,1,=0,，,8259A,级联。,D,3,=1,电平触发方式；,D,3,=0,上升沿有效的边缘触发方式。,1,LTIM,1,0,A,0,D,7,D,6,D,5,D,4,D,3,D,2,D,1,D,0,SNGL,2. ICW,2,的格式,（提供中断类型号）,中断类型号的,高,5,位,由用户指定，,低,3,位,由,8259A,的,中断请求输入端,IR,7,-IR,0,的编码决定。,ICW,2,提供的,中断类型码是,连续,的。,（,在,ICW,2,中，用户指定高,5,位后，当,8259A,的某个,IR,端有,中断请求，就自动填入相应,IR,的编码到,ICW,2,的低,3,位）,T,7,T,6,T,5,T,4,T,3,IR,编码,1,A,0,D,7,D,6,D,5,D,4,D,3,D,2,D,1,D,0,3. ICW,3,的格式,只有在,8259A,有,级联,的情况下使用，主片和从片的,ICW,3,格式不同，,主片的,ICW,3,表明主,8259A,的哪个,IR,端接有从,8259A,。,从片的,ICW,3,表明它接在主,8259A,的哪个,IR,端。,主,8259A,的,ICW,3,格式为：,每位对应一个相应的,IR,端，若某个,IR,上,接有从,8259A,，则该位为,1,，否则为,0,。,S,3,S,4,S,5,S,6,S,7,A,0,D,7,D,6,D,5,D,4,D,3,D,2,D,1,D,0,1,S,2,S,1,S,0,从,8259A,的,ICW,3,格式为：,ID,2,-ID,0,为该从,8259A,接入主,8259A,的,IR,端的编码,。,A,0,D,7,D,6,D,5,D,4,D,3,D,2,D,1,D,0,1,ID,2,ID,1,ID,0,4. ICW,4,的格式,.AEOI:,定义是否采用自动中断结束方式。,D1=1,为自动,EOI,，,D1=0,为正常,EOI,。,.SFNM:,有级联时定义，,D4=1,为特殊完全嵌套方式，,D4=0,为 非特殊完全嵌套方式。,.BUF,及,M/S,：,0X,非缓冲方式；,10,缓冲方式从片；,11,缓冲方式主片。,BUF,SFNM,0,0,0,A,0,D,7,D,6,D,5,D,4,D,3,D,2,D,1,D,0,1,M/S,AEOI,1,二、操作命令字,1.OCW,1,的格式,实现,屏蔽,功能，,OCW,1,的内容被置入中断屏蔽寄存器,IMR,中，,D,i,为,“,1,”,:,禁止,对应的,IR,端的中断请求,.,D,i,为,“,0,”,:,允许,对应的,IR,端的中断请求,.,OCW,1,的格式如下：,M,3,M,4,M,5,M,6,M,7,A,0,D,7,D,6,D,5,D,4,D,3,D,2,D,1,D,0,1,M,2,M,1,M,0,2. OCW,2,的格式,控制,中断结束,，优先权循环等操作。,L,2,-L,0,：编码指定相应的,IR,端为当前结束中断。,R SL EOI,功能,0 0 1,一般,EOI,命令,0 1 1,特殊,EOI,命令,1 0 1,自动循环的一般,EOI,命令,1 0 0,设置自动循环,AEOI,方式,0 0 0,清除自动循环,AEOI,方式,1 1 1,自动循环特殊,EOI,命令,1 1 0,置位优先权命令,0 1 0,无效,0,0,EOI,SL,R,A,0,D,7,D,6,D,5,D,4,D,3,D,2,D,1,D,0,0,L,2,L,1,L,0,3. OCW,3,的格式,控制,8259A,的,中断屏蔽,和读取寄存器的状态。,.ESMM,及,SMM,：,0X-,无用；,10-,清除特殊屏蔽；,11-,设置特殊屏蔽,.P=1,，查询中断；,P=0,，非查询中断；,.RR,及,RIS,：,0X-,无用；,10-,随后读,IRR,；,11-,随后读,ISR,1,0,SMM,ESMM,X,A,0,D,7,D,6,D,5,D,4,D,3,D,2,D,1,D,0,0,P,RR,RIS,单片,8259A,初始化程序格式：（端口地址为,8,位）,MOV AL,ICW1,命令字,OUT,端口地址（,A,0,=0,），,AL,MOV AL,ICW2,命令字,OUT,端口地址（,A,0,=1,），,AL,MOV AL,ICW4,命令字,OUT,端口地址（,A,0,=1,），,AL,例,7.1,在某个,8086,最小方式系统中接有,一片,8259A,，有一外设,中断请求从,IR,7,引入，,8259A,的端口地址及外设申请中断,的中断类型号由图给出，试写出,8259A,的初始化程序。,端口地址分析：,84H,、,86H,中断类型号分析：,初始化程序：,INTRRUP SEGMENT AT 0,ORG 0C7H*4,DD INTC7,INTRRUP ENDS,INTC7 ,MAIN SEGMENT, ,CLI,；关中断,MOV AL,，,13H ; ICW1,OUT 84H,，,AL,MOV AL,，,0C7H ; ICW2,OUT 86H,，,AL,MOV AL,，,01 ; ICW4,OUT 86H,，,AL,STI,；开中断,MAIN ENDS,例,7.2,8259A,的级联使用。某系统有两片,8259A,，,.,从片,8259A,接主片的,IR4,，,主片,的,IR2,和,IR5,有外部中断引入，从片,IR0,和,IR3,上也分别有外设中断引入。,.,主片中断类型号分别为,62H,，,65H,，中断服务程序在同一段中，段地址为,2000H,，两个中断服务的偏移地址为,2500H,和,2600H,。,.,从片中断类型号分别为,40H,，,43H,，中断服务程序也在同一段中，段地址为,4000H,，偏移地址为,2640H,和,4620H,试分别写出主,8259A,和从,8259A,的初始化程序。,级联图,主片,8259A,，设定如下要求：,(1),主,8259A,有级联，从,IR4,引入；,(2),中断请求信号以边沿触发；,(3),中断类型号为,60H-67H,；,(4),采用特殊完全嵌套方式；,(5),采用非自动结束,EOI,，非缓冲方式，,SP=1,；,(6),采用一般,EOI,结束方式；,(7),屏蔽,IR2,IR4,和,IR5,以外的中断源,。,主片,8259A,的初始化程序如下：,MOV AL,，,11H,；,ICW1, A0=0,MOV DX,，,MPORT0,OUT DX,，,AL,MOV AL,，,62H,；,ICW2, A0=1,MOV DX,，,MPORT1,OUT DX,，,AL,MOV AL,，,10H,；,ICW3, A0=1,OUT DX,，,AL,MOV AL,，,11H,；,ICW4, A0=1,OUT DX,，,AL,MOV AL,，,0CBH,；,OCW1, A0=1,OUT DX,，,AL,MOV AL,，,20H,；,OCW2, A0=0,MOV DX,，,MPORT0,OUT DX,，,AL,从片,8259A,的要求为：,(1),从片,8259A,接在主片,IR4,上；,(2),中断请求信号为边沿触发；,(3),中断类型号分别为,40H,47H,；,(4),采用特殊完全嵌套方式；,(5),采用非自动结束,EOI,，非缓冲方式，,SP=0,；,(6),采用一般,EOI,结束；,(7),屏蔽掉,IR0,和,IR3,以外的中断源。,从片,8259A,的初始化程序为：,MOV AL,，,11H,；,ICW1,A0=0,MOV DX,，,SPORT0,OUT DX,，,AL,MOV AL,，,40H,；,ICW2,A0=1,MOV DX,，,SPORT1,OUT DX,，,AL,MOV AL,，,04,；,ICW3,A0=1,OUT DX,，,AL,MOV AL,，,11H,；,ICW4,A0=1,OUT DX,，,AL,MOV AL,，,0F6H,；,OCW1,A0=1,OUT DX,，,AL,MOV AL,，,20H,；,OCW2,A0=0,MOV DX,，,SPORT0,OUT DX,，,AL,将中断服务程序地址置入中断地址入口表中：,SEGMENT AT 0,ORG 40H*4,SINTR0 DW 2640H,；从片,IR0,中断服务地址,DW 4000H,ORG 43H*4,SINTR3 DW 4620H,；从片,IR3,中断服务地址,DW 4000H,ORG 62H*4,MINTR2 DW 2500H,；主片,IR2,中断服务地址,DW 2000H,ORG 65H*4,；主片,IR5,中断服务地址,MINTR5 DW 2600H,DW 2000H,例,7.3,系统正在处理由,8259A,的,IR3,引入的中断，而,临时有一个,低优先级别,的中断要紧急处理，,一般情况下是不允许的，但,8259A,利用设置,操作命令字,(OCW3),可以做到这点，对,8259A,设置特殊屏蔽方式,(SMM,位,),使运行的中断暂时,停止，一直维持到,SMM,复位。,IR3,服务程序,CLI,；关中断,MOV AL,，,08H,；屏蔽,IR3,，,OCW1,MOV DX,，,PORT1,OUT DX,，,AL,MOV AL,，,68H,；,OCW3,SMM,位置“,1”,MOV DX,，,PORT0,OUT DX,，,AL,STI,；开中断,.,；低优先级中断处理,CLI,；关中断,MOV AL,，,48H,；,OCW3,SMM,复位,MOV DX,，,PORT0,OUT DX,，,AL,MOV AL,，,00H,；,OCW1,，开放,IR3,MOV DX,，,PORT1,OUT DX,，,AL,STI,；开中断,