《微机原理-2课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微机原理-2课件（155页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电气与自动化工程学院自动化系 2013 HFUT 1 第七章第七章 微型计算机中断系统微型计算机中断系统 电气与自动化工程学院自动化系 2013 HFUT 2 7.1 中断概念中断概念 一一、中断中断 中断过程包含中断申请中断过程包含中断申请（或中断请求或中断请求）、中断响应中断响应、中断中断 服务服务、中断结束中断结束、中断返回五个子过程中断返回五个子过程。 二二、中断的优点中断的优点 分时操作分时操作、实时处理实时处理、故障处理故障处理。 三三、中断源中断源 能够提出中断申请的事件或设备称为中断源能够提出中断申请的事件或设备称为中断源。 一般的输入一般的输入、输出设备输出设备。 数据通道中
2、断源数据通道中断源。如磁盘如磁盘、磁带等磁带等。 实时时钟实时时钟。 故障源故障源。 为调试程序而设置的中断源为调试程序而设置的中断源。 电气与自动化工程学院自动化系 2013 HFUT 3 7.2 中断系统的功能中断系统的功能 中断系统是指实现中断功能的硬件和软件的总和中断系统是指实现中断功能的硬件和软件的总和，通常由通常由 中断接口电路以及中断接口电路以及CPU的与中断有关的部件和指令共同组成的与中断有关的部件和指令共同组成。 一一、实现中断与返回实现中断与返回 二二、中断屏蔽中断屏蔽 三三、中断优先权排队中断优先权排队 1. 软件查询中断优先级软件查询中断优先级 2. 硬件查询优先方式硬
3、件查询优先方式菊花链法菊花链法 3. 矢量中断优先级矢量中断优先级 四四、中断嵌套中断嵌套 电气与自动化工程学院自动化系 2013 HFUT 4 7.2 中断系统的功能中断系统的功能 设备1 接口1 菊花 链逻 辑 设备2 接口2 菊花 链逻 辑 设备1 接口1 菊花 链逻 辑 来自CPU的 中断响应 （a）菊花链优先级结构 中断响应 （b）菊花链逻辑 中断应答中断请求 送到CPU的 中断请求 送到CPU的 中断请求 来自CPU的 中断响应 菊花链 逻辑 电气与自动化工程学院自动化系 2013 HFUT 5 数据总线 缓冲器 读写控制 电路 级联比较 /缓冲器 控制电路 中断 服务 寄存器 (
4、ISR) 优先级 判断器 (PR) 中断 请求 寄存器 (IRR) 中断屏蔽寄存器 (IMR) D7D0 内部总线 A0 CAS0 CAS1 CAS2 RD WR CS SP/EN INTAINT IR0 IR1 IR2 IR3 IR4 IR5 IR6 IR7 7.2 中断系统的功能中断系统的功能 电气与自动化工程学院自动化系 2013 HFUT 6 五五、CPU响应中断的条件响应中断的条件 CPU响应某个中断的条件：响应某个中断的条件： 中断源提出申请；中断源提出申请； 中断请求没有屏蔽且在所有提出中断请求的中断源中该中断请求没有屏蔽且在所有提出中断请求的中断源中该 中断的优先权最高；中断的
5、优先权最高； 中断是开放的；中断是开放的； 系统总线没有被占用；系统总线没有被占用； 当前指令执行完毕当前指令执行完毕。 7.2 中断系统的功能中断系统的功能 电气与自动化工程学院自动化系 2013 HFUT 7 一一、8086中断分类中断分类 1. 内部中断内部中断 由中断指令由中断指令INTn 引起的中断引起的中断 由由CPU的某些运算错误引起的中断的某些运算错误引起的中断 为调试程序设置的中断为调试程序设置的中断 7.3 8086中断系统中断系统 CPU中断系统 INT N 指令 INTO 指令 除法 错 单步 中断 断点 中断 非屏蔽 中断 屏蔽中断 内 部 中 断 外 部 中 断 电
6、气与自动化工程学院自动化系 2013 HFUT 8 2. 外部中断外部中断 不可屏蔽中断请求不可屏蔽中断请求 由由CPU的引脚的引脚NMI引入引入，采用上升沿触发采用上升沿触发，上升沿之后要上升沿之后要 维持两个时钟周期高电平才使申请有效维持两个时钟周期高电平才使申请有效。不可屏蔽中断请求的不可屏蔽中断请求的 中断类型号为中断类型号为2。 可屏蔽中断请求可屏蔽中断请求 由由CPU的引脚的引脚INTR引入引入，采用电平触发采用电平触发，高电平有效高电平有效， INTR信号的高电平必须维持到信号的高电平必须维持到CPU响应中断才结束响应中断才结束。 3. 8086/8088规定优先级从高到低的次序
7、为：规定优先级从高到低的次序为： 内中断内中断（除法错除法错， INTO， INT n）、不可屏蔽中断不可屏蔽中断 （NMI）、可屏蔽中断可屏蔽中断（INTR）、单步中断单步中断。 7.3 8086中断系统中断系统 电气与自动化工程学院自动化系 2013 HFUT 9 二二、8086中断向量表中断向量表 1. 中断向量表中断向量表 7.3 8086中断系统中断系统 向量起始地址存储单元内容中断类别 00000H00003H0号中断入口地址（除法出错） 专用中断（5个） 00004H00007H1号中断入口地址（单步中断） 00008H0000BH2号中断入口地址（NMI中断） 0000CH00
8、00FH3号中断入口地址（断点中断） 00010H00013H4号中断入口地址（溢出中断） 00014H0007FH531号中断入口地址系统中断（27个） 00080H003FFH32255号中断入口地址用户中断（224个） 电气与自动化工程学院自动化系 2013 HFUT 10 例：设物理地址例：设物理地址00190H00193H单元的内容依次为单元的内容依次为10H、 20H、30H、40H。某中断源的中断类型号为某中断源的中断类型号为64H。则则CPU转向转向 中断服务程序的过程为：中断服务程序的过程为： 获取中断类型号获取中断类型号64H； 计算中断向量地址计算中断向量地址64H419
9、0H； 取取190H中存放的字送入中存放的字送入IP，IP2010H；取；取192H中存放中存放 的字送入的字送入CS，CS4030H； 转向逻辑地址为转向逻辑地址为4030H2010H开始的中断服务程序去运开始的中断服务程序去运 行行。 7.3 8086中断系统中断系统 电气与自动化工程学院自动化系 2013 HFUT 11 2. 中断向量的设置中断向量的设置 例：设中断类型号例：设中断类型号N的中断入口地址标号为的中断入口地址标号为INT_SERVE， 用指令来设置中断服务程序的人口地址到所对应的中断向量表用指令来设置中断服务程序的人口地址到所对应的中断向量表 中中。 MOVAX，0 MO
10、VES，AX MOVBX，N4 MOVAX，OFFSET INT_SERVE MOVES:BX，AX MOVAX，SEG INT_SERVE MOVES:BX+2，AX STI 7.3 8086中断系统中断系统 电气与自动化工程学院自动化系 2013 HFUT 12 利用利用DOS功能调用设置取中断向量和设置中断向量功能调用设置取中断向量和设置中断向量。 MOVAL，N；中断类型号送入；中断类型号送入AL MOV AH，35H INT 21H；取原向量到；取原向量到ES：BX中中 PUSHES PUSHBX；保存原向量；保存原向量 MOVAX，SEG INT_SERVE MOVDS，AX；段地
11、址送；段地址送DS MOVDX，OFFSET INT_SERVE；偏移地址送；偏移地址送DX MOVAL，N；中断类型号送入；中断类型号送入AL MOVAH，25H INT21H；设置新向量；设置新向量 POPBX；取出原向量；取出原向量 POPES 7.3 8086中断系统中断系统 电气与自动化工程学院自动化系 2013 HFUT 13 3. 中断类型号的获取中断类型号的获取 专用中断由专用中断由CPU自动提供中断类型号；自动提供中断类型号； INT n指令指令，类型号为类型号为n； 外部可屏蔽中断外部可屏蔽中断，由中断接口电路提供中断类型号由中断接口电路提供中断类型号。 CPU在响应中断过
12、程中在响应中断过程中，发出的第二个中断响应信号发出的第二个中断响应信号INTA时时， 会读取数据总线会读取数据总线D7D0上的数据上的数据，把该数据作为中断类型号把该数据作为中断类型号， 据此转入相应的中断服务程序据此转入相应的中断服务程序。 7.3 8086中断系统中断系统 电气与自动化工程学院自动化系 2013 HFUT 14 三三、8086 CPU响应中断过程响应中断过程 外设向外设向CPU发出中断请求的时间是随机的发出中断请求的时间是随机的，CPU在每条指令的最在每条指令的最 后一个机器周期的最后一个后一个机器周期的最后一个T状态去采样中断请求输入线状态去采样中断请求输入线INTR，当
13、当 CPU在在INTR引脚上接收到一个有效的中断请求信号引脚上接收到一个有效的中断请求信号，且且CPU内部中内部中 断允许触发器是开放的断允许触发器是开放的(开中断可用指令开中断可用指令STI来实现来实现)，则在当前指令执则在当前指令执 行完后行完后CPU进入中断响应周期进入中断响应周期，开始响应中断过程开始响应中断过程。 对可屏蔽中断请求对可屏蔽中断请求，CPU的中断响应过程包含两个连续的中断响的中断响应过程包含两个连续的中断响 应应INTA总线周期总线周期，每个总线周期包括每个总线周期包括4个时钟周期个时钟周期T1T4。第一个中第一个中 断响应总线周期断响应总线周期，通知外设通知外设CPU
14、准备响应中断准备响应中断，外设应该准备好中断外设应该准备好中断 类型号类型号，第二个中断响应总线周期第二个中断响应总线周期，CPU接收外设接口发来的中断类接收外设接口发来的中断类 型号型号。 7.3 8086中断系统中断系统 电气与自动化工程学院自动化系 2013 HFUT 15 在第一个在第一个INTA周期中周期中，CPU将地址将地址/数据总线置于浮动状态数据总线置于浮动状态，在在 T2T4期间发出中断响应信号期间发出中断响应信号INTA给中断接口电路给中断接口电路，表示表示CPU响应此响应此 中断请求中断请求，禁止来自其它总线控制器的总线请求禁止来自其它总线控制器的总线请求。在最大模式时在
15、最大模式时， CPU启动启动LOCK信号信号，通知系统中总线仲裁器通知系统中总线仲裁器8289，使系统中其它处使系统中其它处 理器不能访问总线理器不能访问总线。 在第二个在第二个INTA周期中周期中，CPU向中断接口电路发出第二个向中断接口电路发出第二个INTA信信 号号，中断接口电路响应第二个中断接口电路响应第二个INTA，在在T2和和T3周期将一个字节的中周期将一个字节的中 断类型号断类型号N送到数据总线低送到数据总线低8位位。CPU读取该值作为中断类型号读取该值作为中断类型号N。 7.3 8086中断系统中断系统 电气与自动化工程学院自动化系 2013 HFUT 16 7.3 8086中断系统中断系统 第一个 周期INTA第二个 周期 INTA T1T2T3T4T1T2T3T4 n CLK ALE D7D0 INTA LOCK 8086/8088中断响应总线周期时序图 电气与自动化工程学院自动化系 2013 HFUT 17 (1) 8086要求中断请求信号要求中断请求信号INTR是一个电平信号是一个电平信号，必须维持必须维持2个时钟周个时钟周 期的高电平期的高电平。 (2) 8086工作在最大模式时工作在
