微机原理与接口技术 第02章 中断

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1、第2章 中断,2.1 中断系统概述 2.2 8086/8088的中断系统 2.3 IBM PC的BIOS调用及DOS功能调用,2.1中断系统概述 2.1.1 中断系统相关概念 1，CPU与外设间的数据传送方式 （1）无条件I/O方式； （2）查询I/O方式； （3）中断I/O方式； （4）DMA（直接存储器存取）方式。,（1）无条件传送 当外设的数据传送是定时的，且时间已知的情况下，CPU定时取入数据，而当CPU去取数据时，数据肯定已准备好；或CPU定时发送数据，外设肯定已准备好接收数据，这时采用无条件传送。 无条件传送是最简单的数据传送方式。,（2） 查询传送方式 在外设比CPU工作速度低得

2、多的情况下，在输入时，CPU要查询外设是否就绪（准备好输入数据），若就绪，才能读入数据；在输出时，则不断查询外设是否空闲（准备好接收数据），若空闲，则CPU输出一个数据。,例如，从外部设备端口输入并存入内存一组数据，设SR为状态寄存器，其第7位为就绪位，DR为数据寄存器，则程序段如下： MOV CX，0050H MOV BX，0200H WAIT：IN AL，SR TEST AL，80H JZ WAIT IN AL，DR MOV BX，AL INC BX LOOP WAIT,（3）中断传送 所谓中断传送方式就是，当CPU与外设交换数据时，无须连续不断地查询外设的状态，而是在需要时，由外设主动地

3、向CPU提出请求，让CPU为其服务。 在输入时，当外设数据就绪时，外设向CPU提出中断请求，CPU接到该请求后，暂停当前程序的执行，转去执行相应的中断服务程序，完成所需的数据输入，然后再返回去执行原来中断了的程序； 在输出时，当外设空闲时，外设向CPU提出中断请求，CPU接到该请求后，暂停当前程序的执行，转去执行相应的中断服务程序，完成所需的数据输出，然后再返回去执行原来中断了的程序。采用中断传送方式，可以大大提高系统的输入输出效率，节省大量的CPU时间。,2，中断：当CPU正在执行某程序时，由于外界事件的需要向CPU发出申请，CPU暂停现行程序的执行而转去处理临时发生的事件，处理完后再返回到

4、被中断程序的断点处，继续向下执行，这个过程称为中断。 在中断过程中执行的事件处理程序称为中断服务程序。,（1）一般的输入输出设备。如键盘、打印机、通信接口等。,（2）数据通道中断源。如磁盘。,（3）实时时钟。,（4）故障源。,（5）为调试程序而设置的中断源。,3，中断源 I/O设备或者事件需要CPU中断处理时，必须向CPU发出中断请求信号。该信号作为CPU的输入，当CPU收到该信号时，可引起中断。 引起中断的原因，或者说发出中断请求信号的源称为中断源。通常，中断源有以下几种：,2.1.2 中断系统的功能,（1）实现中断与返回,（2）能实现优先级排队,（3）能实现中断嵌套,2.1.3 中断响应

5、1. CPU响应中断的条件 （1）有中断请求信号。 （2）中断请求没有被屏蔽。 （3）CPU的中断是开放的。 （4）CPU在现行指令执行完毕时，响应中断。,（1）关中断。 （2）保存断点。 （3）保护现场。 （4）给出中断服务程序入口，并转入该服务程序。 （5）恢复现场。 （6）从中断返回。,2. 中断响应时及中断响应期间CPU应做的工作,2.1.4 中断向量表 以8086中断向量表为例，后续,2.2 8086/8088的中断系统,256项中断中 前5项为系统所用 类型0：除法错误中断 类型1：单步中断（TF=1） 类型2：NMI 类型3：INT 3 指令 类型4：溢出中断 保留27项以备将来

6、扩充（类型5类型31） 余下的224项用户可以使用,2.2.1 8086/8088的中断系统分类,非屏蔽中断请求,中断逻辑,INT n （指令）,INTO （指令）,除法 错误,单步中断 （TF=1）,8259A PIC,可屛蔽中断请求,NMI,INTR,1. 内部中断 （1）方式0除法错中断 （2）方式1单步中断 （3）方式3断点中断 （4）方式4溢出中断 （5）用户定义的软件中断：利用INT指令产生的。,所有的内部中断都具有下述特点： 1）中断向量码或者包含在指令中，或者是预定的； 2）除单步中断外，内部中断都无法禁止； 3）除单步中断外，任何内部中断的优先级都比任何外部中断的高。,2.

7、外部中断 8086/8088CPU有两种外部中断请求输入，即非屏蔽中断请求输入和可屏蔽中断请求输入。 用户不能禁止的中断称为非屏蔽中断，这种中断一旦出现，CPU必须立即响应，所以非屏蔽中断总是用于处理紧急事件。 用户能控制的中断称为可屏蔽中断，用户可通过软件禁止可屏蔽中断的中断源发中断请求信号，或者关闭中断而对发出的请求不作响应。 可屏蔽中断受8259A中断控制器控制 可屏蔽中断受IF控制位的控制 IF=1时，外部中断请求可被CPU接受； IF=0时，外部中断请求被阻止 可屏蔽中断具体内容见下章,表8.1 中断优先级,中 断 优先级,除法错、INT nn、INTO 最高 NMI INTR 单步

8、中断最低,2.2.2 中断指令,1. INT 中断指令 指令汇编格式：INT n 操作 SPSP2，（SP，SP+1）F IF 0，TF 0 SP SP2，（SP，SP+1）CS；保存被中断程序的段地址部分 SP SP2，（SP，SP+1）IP；保存被中断程序的偏移地址部分 CS （n*4+2，n*4+3）；中断向量的段地址部分 IP （n*4，n*4+1）；中断向量的偏移地址部分 受影响的标志位：IF，TF 说明：n称为中断类型号，必须是0255之间的立即数。,2. INTO 溢出中断指令（略） 指令汇编格式：INTO 操作：如果OF=1，则产生一个中断类型为4的软件中断；否则，不产生任何操

9、作。即：如果OF=1，则 SPSP2，（SP，SP+1）F IF 0，TF 0 SP SP2，（SP，SP+1） CS SP SP2，（SP，SP+1） IP CS （4*4+2，4*4+3） IP （4*4，4*4+1） 受影响的标志位：IF，TF 说明：INTO指令一般用在算术运算指令后面，在有溢出的情况下，启动一个溢出中断服务程序。,3. IRET 中断返回指令 指令汇编格式：IRET 操作：IP （SP，SP+1），SP SP+2 CS （SP，SP+1），SP SP+2 F （SP，SP+1），SP SP+2 受影响的标志位：所有状态标志位。 说明：IRET指令是任何中断服务程序的最

10、后一条要执行的指令，它使CPU从中断服务程序返回被中断程序的断点处继续执行。,2.2.3 中断向量设计 8086/8088能处理256种不同方式的中断，每种中断都要求一个方式码，供cpu识别，然后转至相应的中断服务程序 ？8086通过何种方式获得各个中断的中断号 系统所用的5钟中断（方式0方式4），其中断号固定。 软件中断（INT n），其中断号包含在该指令编码中 硬件中断，其中断号由中断控制器8259A向CPU提供,2.2.3 中断向量设计 ？如何根据中断方式码转至相应的中断服务程序 中断向量：中断处理程序的入口地址 中断向量表：8086/8088中断系统把所有（256种）中断处理程序的入口

11、地址集中存放在存储器的起始区域，这个区域就形成了中断处理程序入口地址表，该表称为中断向量表,8086/8088在其内存的前1K字节（地址为00000H003FFH）建立了一个中断向量表。表中内容分为256项，对应于类型号0255，其结构如下：,类型0的中断服务 程序入口地址 类型1的中断服务 程序入口地址 类型2的中断服务 程序入口地址 ： ： 类型255的中断服务 程序入口地址,00000H 00003H,003FCH 003FFH,00008H 0000BH,00004H 00007H,0000CH,003FBH,每一个中断向量占用4个字节单元，用来存放相应类型的中断服务程序的入口地址 高

12、两个字节存放服务程序的入口地址的段地址部分 低两个字节存放入口地址的偏移地址部分。 Cpu将中断向量码乘以4就可以得到存放相应中断向量的地址 将该地址中的内容（即中断向量）读出就可转到相应的中断服务程序 将低2字节的内容读出送到IP中 将高2字节的内容读出送到CS中,24,中断向量：中断服务程序的入口地址。每个入口地址由4B组成，高地址存放段基址，低地址存放偏移量。 中断向量表：存放256种中断的中断向量 (2564=1KB) 。在内存的03FFH单元。 中断类型码n与中断向量： 中断类型码n4的连续4B为中断类型n的中断服务程序入口地址。,25,例1：若中断类型号为3，则由中断类型号取得中断

13、服务入口地址的过程如下图所示：,中断操作步骤（教材P143） 获取中断号 计算中断向量地址 取中断向量，并把中断服务程序的入口的偏移地址送入IP,段地址送入CS 转入中断服务程序并执行 中断返回，返回到断点处 以上五步骤是8086处理中断的流程，为使用户自己编写的中断服务程序能够正确执行，必须把路径（主要是中断向量表）铺垫完毕,中断向量设计,中断向量的置换：用户可以利用保留的中断类型号扩充自己需要的中断功能，对新增加的中断功能要在中断向量表中建立相应的中断向量。 中断向量的置换通常有两种方法 使用传送指令编写程序段 利用DOS功能调用存取中断向量,使用传送指令编写程序段设置中断向量,例：中断类

14、型码4AH，中断程序名为INTHAND，设置中断向量MOV AX,0 MOV ES,AX；设置附加段地址，让附加段从0地址处开始 MOV BX,4AH*4；取得中断向量的存放地址 MOV AX，ES：WORD PTR BX PUSH AX；保存原中断向量的偏移地址 MOV AX，ES：WORD PTR BX+2 PUSH AX ；保存原中断向量的段地址 MOV AX,OFFSET INTHAND MOV ES:WORD PTR BX,AX MOV AX,SEG INTHAND MOV ES:WORD PTR BX+2,AX INTHAND: IRET,INTHAND PROC,利用DOS功能调

15、用存取中断向量,设置中断向量 利用DOS提供的25H系统功能调用来设置中断向量。 入口参数：AL=中断向量号 AH=25H DS=中断处理程序入口地址的段基值 DX=中断处理程序入口地址的偏移量 执行 INT21H 获取中断向量 利用DOS提供的35H系统功能调用来获取中断向量。 入口参数：AL=中断向量号 AH=35H 执行 INT21H 出口参数：ES=中断处理程序入口地址的段基值 BX=中断处理程序入口地址的偏移量,利用DOS功能调用存取中断向量（续）, MOVAL,N；N为中断类型号 MOVAH,35H；35H为子功能号 INT21H；取出中断类型N的老 PUSHES ；保护原中断处理程序的段基值 PUSHBX ；保护原中断处理程序的偏移量 PUSHDS MOVAX,SEG INTHAND；段基值送DS MOVDS,AX； MOVDX,OFFSET INTHAND；偏移量送DX MOVAL,N；中断类型号N送AL MOVAH,25H；子功能号25H送AH INT21H；入口地址INTHAND写入中断向量表中 ,2.2.4 软件中断服务程序设计,软件中断服务程序设计两部分 主程序设计 中断处理程序设计 例：用软件中断的方式完成字符串显示，要求中断号为40H,DSEG SEGMENT MSG DB The