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1、,本章内容, 掌握中断技术的基本概念, 了解8086中断系统及其对各种类型中断的响应流程, 了解8259A中涉及到的有关概念, 掌握8259A的编程应用,9.1 中断系统的基本概念,一、什么叫中断？,中断示意图,日常生活中类似“中断” 的例子：,例1：门铃响时，放下手中正在做的事情，跑去开门，招待客人；客人走后，接着做原来的事情。,例2：教师讲课过程中，同学遇有疑问，不同理解之处，随时向老师提问。,二、应用中断技术的优点,1.实现CPU 与外设的并行工作，提高了 CPU 的效率。,查询方式的数据输入,中断方式的数据输入,二、应用中断技术的优点,1. 实现CPU 与外设的并行工作，提高了 CPU
2、 的效率。,2. 实现实时处理。,3. 实现故障处理。,三、中断源,引起中断的原因，产生中断请求的来源。,通常有以下几种：,1. 一般的I/O 设备，如键盘、打印机等。 2. 实时时钟。 3. 故障源。 4. 为了调试程序而设置的中断。 (例如设置断点，单步运行等),四、中断系统的功能,计算机系统中，用于实现中断功能的硬件和软件的集合，称为中断系统。,中断系统应解决如下问题：,1. 中断请求信号的产生 ( 中断源如何申请中断？设中断请求寄存器),CPU如何响应？(如何知道有中断请求？是否有求必应？响应后的处理过程？设中断屏蔽寄存器),3. 中断优先权问题（设中断优先权寄存器或软件查询）,4.
3、中断的具体服务,5. 中断服务完毕，如何返回原程序？,五、实现中断优先权的方法,判断和确定中断源的中断优先权，可以采用软件和硬件两种方法。,当系统中有多个中断源存在时，若有几个中断源同时提出申请，CPU先响应谁？ 当CPU正响应某一中断过程中，又有另外的中断源提出中断请求，CPU是否响应？ 为此提出了中断优先权的概念。,1. 用软件确定中断优先权,优先权管理电路,1.用软件确定中断优先权,软件查询流程图,优先权管理电路, 采用软件查询方式的特点：, 询问的次序，即为优先权的次序。 硬件简单。 由查询转至相应的服务程序的时间长，尤其在中断源较多的情况。,2.硬件方式,2.硬件方式,1,六、808
4、6CPU 响应外部中断的过程,CPU 在每一个指令周期的最后一个总线周期的最后一个T状态采样INTR 或NMI 信号线。,下面以INTR 为例，说明8086 CPU 响应中断的过程。,讨论：,1. 为什么要在中断服务程序中执行STI 指令？ 2. STI 指令在中断服务程序中的不同位置时，对CPU 处理中断有何影响？,七、小结,1. 实现断点地址的保护与恢复。 2. 实现现状信息的保护。 3. 实现中断优先权的排队。 4. 实现中断的嵌套。,中断过程由计算机的中断系统，配合用户设计的中断服务程序来实现。中断应具备以下功能：,9.2 8086CPU的中断系统,一、中断类型,8086能处理256种
5、中断，分为两大类：外部中断和内部中断。其中断分类如右图,8086的中断分类,1. 外部中断 (硬件中断),（1） 非屏蔽中断 NMI (类型号为2),（2） 可屏蔽的中断INTR,高有效，CPU 是否响应，取决于 FR 中IF 的状态。常用于各种外设的中断。,2. 内部中断 (软件中断),通常由三种情况引起：,(1) INT n 指令中断 (n 为中断类型号),(2) 处理CPU 某些错误的中断, 除法错中断 (中断类型号为0) 溢出中断 (INTO) (中断类型号为4),(3) 为调试程序设置的中断,a 单步中断,当FR 中TF = 1时，每执行一条指令，CPU 产生类型为1 的单步中断。,
6、b 断点中断,设置断点实际上是把指令“INT 3” 插入到程序中，CPU 每执行到断点处的“INT 3” 指令，便产生类型为3 的中断。,二、中断优先级,8086 系统中，中断优先级的次序为：,三、中断向量表,CPU 响应中断后，如何得到中断服务程序的入口地址 (中断向量)，转入到中断服务程序？8086CPU 通过建立中断向量表的方法解决。,中断向量 (中断服务程序入口地址) 在表中的地址 = 中断类型号 4,中断向量表,四、中断向量的装入,BIOS 负责01FH 共32个中断向量的装入。用户若想装入自己的中断向量到向量表中的，可用以下方法：,1. 用STOS 指令填空中断向量表,假设类型号为
7、60H 的中断向量为, CLI CLD MOV AX, 0 MOV ES, AX MOV DI, 460H ; DI 指向表中对应位置 MOV AX, OFFSET_INTR ; 取偏移地址 STOSW ; ALDI, AHDI+1 ；DI+2DI MOV AX, SEG_INTR ; 取段基址 STOSW STI ,SEG_INTR: OFFSET_INTR。,2. 利用MOV 指令写入中断向量, CLI MOV AX, 00H MOV ES, AX MOV BX, 460H ; BX 指向表中对应位置 MOV AX, OFFSET_INTR MOV ES:BX, AX ; 装入编程地址 M
8、OV AX, SEG_INTR MOV ES:BX+2, AX ; 装入段基址,方法1，2由用户直接操作中断向量表，因此，要熟悉中断向量表的具体组织。,3. 利用DOS 功能调用“ INT 21H ” 的AH = 25 H 装入中断向量,MOV AL, 60H ； 类型号AL MOV AH, 25H ；功能号25HAH MOV DX, SEG_INTR MOV DS, DX MOV DX, OFFSET_INTR ；DS:DX=中断向量 INT 21H,方法3由DOS功能调用具体实现，中断向量表对用户是透明的。,1. 取类型号； 2. 计算向量地址； 3. 根据向量地址查表，将偏移地址送IP，
9、段基址送CS； 4. 转入中断服务程序，进行中断处理。,五、8086CPU 转入中断服务程序的过程,8086转入中断处理程序的过程,六、 8086CPU中断响应流程,9.3 8259A 可编程中断控制器,在微机系统中，可以使用8259A 扩展外部中断，Intel 8259A 可编程中断控制器，主要有以下功能：,3. 在中断响应周期，8259A 可提供相应的中断类型号。,1. 1片8259A 能管理8级中断，通过级联用9片8259A可以构成64 级主从式中断系统。,2. 每一级中断可以屏蔽或允许。,4. 可编程使8259A 工作在多种不同的方式。,一、8259A 的内部结构与引脚信号,8259A
10、内部逻辑框图,1. 数据总线缓冲器,8位、双向、三态，是8259A与 CPU 之间的数据接口。,D0D7直接与CPU 数据总线的低8位连结。,2. 读/写控制逻辑,A0：常常与地址信号线A0相连。,8259A的两 个端口地址,3. 中断请求寄存器 IRR,因此，IRR记录外中断源IRi的请求信息。,4. 中断服务寄存器 ISR,8位，当IRi得到响应时，对应位置“1”。ISR 记录正在处理的IRi，当中断嵌套时，可能多位置“1”。,因此，ISR记录CPU对IRi的响应情况。,5. 中断屏蔽寄存器 IMR,8位，某位置“ 1”，对应IRi 禁止产生中断。,因此，IMR控制是否对IRi进行屏蔽操作
11、。,6. 优先权电路,实现优先权的判断与处理，采用编码器和比较器电路，如下图所示。,8259A中的中断优先权电路,7. 控制逻辑,（1）由IRR 和PR 的情况，向8259A 其它部件发出控制信息。,（2）向CPU 发出INT 信号，接收CPU,信号。,8. 级联缓冲/比较器,可以实现8259A的级联，扩展外中断。,(1) CAS2、CAS1、CAS0 引脚, 主8259A: CAS2CAS0 输出，输出被 响应的从片的标志码。,问题：8259A级联时，如何确定主8259A的IRi接有从片，从片接入主8259A的IRi？,从片A标去码：011，从片B标志码：110, 当8259A 工作于非缓冲
12、方式 (直接与CPU 的DB 相连),为输入，是主从芯片定义引脚。, 当8259A 工作于缓冲方式 (通过总线缓冲器与 CPU 的DB 相连),此时，主从芯片的定义由ICW4中的M/S实现。,8259A 的引脚图,二、8259A 的中断处理过程,下面以8259A单片使用为例，说明其中断处理过程。,1、当一条或多条中断请求线IR0 IR7变高时，设置相应的IRR位。,2、PR对中断优先权和中断屏蔽寄存器的状态进行判断之后，如某中断优先权最高且为允许中断状态，就向CPU发高电平信号INT，请求中断服务。,三、8259A 的工作方式,8259A有多种工作方式，这些工作方式可以通过初始化命令字（ICW
13、1ICW4）和操作命令字（OCW1OCW4）来设置。,1. 引入中断请求的方式,边沿触发方式。以上跳沿向8259A请求中断，上跳沿后可一直维持高电平，不会再产生中断。,电平触发方式。以高电平申请中断，但在响应中断后必须及时清除高电平，以免引起第二次误中断。,中断查询方式。外设通过8259A申请中断，但8259A却不使用INT信号向CPU申请中断，CPU用软件查询确定中断源，并为其服务。,2. 连接系统总线的方式, 在大系统中，要求数据总线有总线缓冲器。8259A与这种带总线缓冲器的系统总线连接的方式称缓冲器方式。,在小系统中，则8259A不需要总线缓冲器而是将其直接接至数据总线。8259A与这
14、种不需总线缓冲器而直接连到系统总线的方式称非缓冲器方式。,3. 屏蔽中断源的方式,普通屏蔽方式。利用操作命令字OCW1，使屏蔽寄存器IMR中的一位或几位置1来屏蔽一个或几个中断源的中断请求。若要开放某一个中断源的中断请求，则将IMR中相应的位置0。,特殊屏蔽方式。在某些场合，在执行某一个中断服务程序时，要求允许另一个优先级比它低的中断请求被响应，此时可采用特殊屏蔽方式。它可通过OCW3的D6D511来设定。,4. 优先级排队的方式,全嵌套方式。在此种方式下中断优先级按0 7顺序进行排队，只允许中断级别高的中断源去中断中断级别低的中断服务程序。,特殊全嵌套方式。它和全嵌套方式基本相同，所不同的是
15、在特殊全嵌套方式下，当执行某一级中断服务程序时，可响应同级的中断请求，从而实现对同级中断请求的特殊嵌套(8259A级联使用时，某从片的8个中断源对主片来说，可以认为是同级的)。特殊全嵌套方式用于多片级联。,优先级自动循环方式。在这种方式下，优先级顺序不是固定不变的，一个设备得到中断服务后，其优先级自动降为最低。其初始的优先级顺序规定为IR0，IR1，IR7。该方式用在系统中多个中断源优先级相等的场合。,优先级特殊循环方式。这种方式与优先级自动循环方式唯一的区别是，其初始的优先级顺序不是固定IR0为最高，然后开始循环，而是由程序指定IR0 IR7中任意一个为最高优先级，然后再按顺序自动循环，决定
16、优先级。,5. 结束中断的处理方式,自动中断结束方式。在中断服务程序中，中断返回之前，不需发中断结束命令就会自动清除该中断源所对应的ISR位（实际上在CPU发第二个信号时，8259即自动消除ISR中的对应位）。这种方式用在多个中断不会嵌套的系统中。,非自动中断结束方式。在中断服务程序返回之前，必须发中断结束命令才能使ISR中的当前服务位清除。,四、8259A 的初始化命令字,8259A 初始化编程时，有四个初始化命令字ICW(Initialiation Command Word)，即ICW1ICW4 ；8259A工作期间，有三个操作命令字OCW(Operation Command Word)，即OCW1OCW3。,8259A 只有两个端口地址,A0=,
