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1、第三节 中断方式及接口 5.3.1 中断基本概念 1.定义CPU暂时中止现行程序的执行，转去执行为某 个随机事态服务的中断处理程序。处理完毕后自动 恢复原程序的执行。2.实质与特点 （1）实质程序切换方法：保存断点，保护现场； 恢复现场，返回断点。 时间：一条指令结束时切换。 保证程序的完整性。（2）特点随机性随机发生的事态注意中断与转子的区别。由硬件请求信号引发中断（按键、故障） 有意调用,随机请求与处理的事态 （调用打印机） 随机插入的事态 （软中断指令插入程序任何位置）3.中断分类 （1）硬件中断与软中断由软中断指令引发中断（2）内中断与外中断 中断源来自主机内部中断源来自主机外部 （3
2、）可屏蔽中断与非屏蔽中断 可通过屏蔽字屏蔽该 类请求；关中断时不 响应该类请求。该类请求与屏蔽字无 关；请求的响应与开/ 关中断无关。由硬件提供服务程序入口地址 4.中断典型应用（4）向量中断与非向量中断（1）管理中、低速I/O操作某事件出现的实际时间内及时处理，不是批量处理。（2）处理故障服务程序、中断向量表由软件提供服务程序 入口地址（3）实时处理（4）人机对话利用时钟中断定时采集参数，检测，调节。（5）多机通信 5.中断系统的组成 （1）软件：中断系统的硬、软界面（2）硬件接口方面： 请求、传递、判优逻辑 CPU方面： 响应逻辑1.中断请求的提出与传递 （1）如何产生中断请求？ “完成”
3、标志为11）使用单独请求线外设工作完成：5.3.2 中断全过程（外中断）CPU允许请求： “屏蔽”标志为0先“屏蔽”，后请 求先请求，后“屏蔽”完成请求触发器屏蔽CP有效请求完成请求触发器屏蔽CP请求有效请求（2）如何传送中断请求？CPU请求 请求I/OI/O2）使用公共请求线CPU公共请求I/O I/O2.中断判优 （1）优先顺序故障、DMA、外中断 （2）CPU现行程序与外设请求的判优为现行程序赋予优先级1）CPU设置允许中断标志（输入、输出）=1，开中断1）软件判优 由程序查询顺序确定优先级。外设请求优先级，例.中断控制器判优响应=0，关中断 2）CPU设置程序状态字的优先级字段外设请求
4、优先级，不响应 （3）各外设请求的判优可灵活修改优先级。 2）硬件判优中断控制器(如8259)集中解决请求信号的接收、屏蔽、判 优、编码等问题。（模型机采用）中断请求82598259D7D0中断屏蔽寄存器中断号寄存器中断请求寄存器中断服务寄存器优先级裁决器INTINTAIRQ0IRQ7（未屏蔽的请求判优,生成相应中断号） 公共请求INTCPU （CPU响应后，取回中断号，转入相应服务程序。） 3.中断响应 （1）响应条件中断源的序号IRR： 000101007 0IMR： 00000100 ISR： 00001000不发INT000101007 000000000 00001000发INT优先
5、级高优先级低外设有请求，且未被屏蔽；1）非向量中断 将服务程序入口组织在查询程序中；CPU响应时执行查询 程序，查询中断源，转入相应服务程序。（2）如何获取中断服务程序的入口地址CPU开中断； 一条指令(非停机 指令)结束；无故障、DMA等优先级更高的请求。2）向量中断 将服务程序入口(中断向量)组织在中断向量表中；CPU 响应时由硬件直接产生相应向量地址，按地址查表，取 得服务程序入口，转入相应服务程序。中断向量：服务程序入口地址、服务程序状态字中断向量表： 存放中断向量的表（一段存储区）向量地址：访问向量表的地址 （指向中断向量的首址） 例1.模型机向量表 M按字编址。一个入口地址16位，
6、占一个编址单元。（从主存0#单元开始安排）向量地址例2.IBM PC向量表M按字节编址。一个入 口地址32位，占4个编 址单元。（从主存0#单元开始安排）=中断号20#向量表入口偏移0入口基址0 4#0号中断源1号中断源入口偏移1入口基址1向量地址 =中断号40#向量表入口地址0中断PSW 01#0号中断源1号中断源入口地址1中断PSW 12#3#一个中断服务程序状态字 16位，也占一个编址单元 。向量中断方式：（3）响应过程发响应信号INTA，进入中断周期关中断，保存断点获得中断号，转换为向量地址， 查向量表取中断向量，转中断服务程序CPU执行中 断隐指令 （硬件完成）4.中断处理 CPU执
7、行中断服务程序。 （1）单级中断： CPU响应后只处理一个中断源的请求，处 理完毕后才能响应新的请求。 （2）多重中断： 在某次中断服务过程中，允许响应处理 更高级别的中断请求。单级中断流程：保护现场具体服务处理恢复现场开中断、返回外中断： 数据传送禁止同 级或更 低级别 的请求 ，开放 更高级 别的请 求多重中断流程：开中断、返回保护现场送新屏蔽字、开中断具体服务处理关中断恢复现场及原屏蔽字5.3.3 中断接口 1.组成（寄存器级）D70IRQ0地址线寄存器选择命令字R状态字R数据缓冲器控制逻辑数据线数据线数据线中断控制器INT INTA命令IRQ7状态数据外部设备系统总线（8259）IRQ
8、iMCPU主机板（1）寄存器选择 对接口寄存器寻址。 （2）命令字寄存器 接收CPU发向外设的命令 字，转换为相应操作命 令送外设。 命令字格式的拟定：接口板用代码表示 各种命令代码位数 代码含义 （3）状态字寄存器 反映设备和接口的运行 状态。（4）数据缓冲器 传送数据，实现缓冲。 （5）控制逻辑 请求信号产生逻辑状态字格式的拟定：D70IRQ0地址线寄存器选择命令字R状态字R数据缓冲器控制逻辑数据线数据线数据线中断控制器INT INTA命令IRQ7状态数据外部设备系统总线（8259）IRQiMCPU主机板接口板用代码表示各种状态。（6）公用中断控制器 接收外设请求，判优， 送出公共请求；电
9、平转换逻辑针对设备特性的逻辑串-并转换逻辑(串口)接收中断批准，送出中 断号（中断类型码）。（1）初始化：设置工作 方式，送屏蔽字，送中 断号。 （2）发启动命令(送命 令字)，启动设备。D70IRQ0地址线寄存器选择命令字R状态字R数据缓冲器控制逻辑数据线数据线数据线INT INTA命令IRQ7状态数据外部设备系统总线中断控制器 （8259）IRQiMCPU主机板接口板（3）设备完成工作，申 请中断。2.工作过程（外中断）（4）中断控制器汇集各 请求，经屏蔽、判优，形 成中断号，并向CPU送INT 。（5）CPU响应，发批准INTA。 （6）中断控制器送出中 断号。 （7）CPU执行中断隐指
10、令 操作，进入服务程序。中断控制器命令字R状态字R控制逻辑数据缓冲器涉及命令字、状态字格式的拟定，中断源的扩展。 例.模型机需扩展两个外中断源，共用一个中断号。3.接口设计主机发向外设的命令包括：启动、停止、数据选通；外设的状态包括：忙、完成、出错。8259IRQ0 定时中断 IRQ1 显示中断 IRQ2 磁盘中断IRQ7 未用为两个扩展中断源设计中断接口。 模型机的外中断源安排： 可通过IRQ6/7进行扩展。 （1）接口组成 两个扩展中断源共用一个接口。启动1 停止1 选通1 启动2 停止2 选通25 4 3 2 1 0 命令字格式：状态字格式： 忙1 完成1 出错1 忙2 完成2 出错2（2）判断中断源 地址线寄存器选择命令1 命令2状态1 状态2控制逻辑数据线数据线命令状态数据缓冲1数据线数据外设1系统总线D70IRQ0中断控制器INT INTA IRQ7（8259）IRQ6数据缓冲2数据线数据外设2向量中断与非向量中 断相结合(软件扩展) 请求1与请求2在控制 逻辑中形成公共请求 IRQ6，送入8259参加 判优； CPU响应后执行 IRQ6服务程序CPU在IRQ6服务程序中 查询各设备状态，判 中断源，转入相应设 备服务程序(向量中 断过程)；(非向量中 断过程)。
