微机原理伍-中断

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1、第七章 中 断,7.1 中断与中断控制7.2 可编程中断控制器8259A7.3 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

2、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0255， 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

3、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00000H003FFH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

4、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

5、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 0ORG n*4DD 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，0MOV 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

6、服务程序偏移地址CLDSTOSWMOV AX，SEG INTV_CE ；中断服务程序段地址STOSWSTI,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 INT60HMOV DS，DXMOV DX，OFFSET INT60HMOV AL，60H ；设中断类型号为60HMOV AH，25HINT 21HPOP 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10

7、00H，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00000H003FFH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,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

8、AX，AXMOV DS，AX ；指向0段MOV AX，2000HMOV WORD PTR 01ACH,AX ；置偏移地址MOV AX，1000HMOV 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

9、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CAS2-CAS0是输出信号； SP端为“1” .从8259A：级联信号CAS2-CAS0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,7.2.2 8259A的中断管理方式,一、中断优先权管理(4种) 1.

10、完全嵌套方式固定优先权:IR0IR1IR7。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IR0-IR7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

11、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,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。,预置命令字顺序流程,（级联时用ICW3）,预置命令字功能：ICW1 8259A是单一式还是主从式；ICW2 设置8个中断请求设备的类型

12、号；ICW3 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；ICW4 完成中断管理方式的设定。,第二部分称操作命令字OCW1-OCW3 ，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A0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. ICW1的格式,D1=1，使用单片8259A； D1=0，8259A级联。 D3=1, 电平触发方式； D3=0, 上升沿有效的边缘触发方式。,2. ICW2的格式 （提供中断类型号

13、）,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IR7-IR0的编码决定。ICW2提供的中断类型码是连续的。 （在ICW2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ICW2的低3位）,1,A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,3. ICW3的格式 只有在8259A有级联的情况下使用，主片和从片的ICW3格式不同，主片的ICW3表明主8259A的哪个IR端接有从8259A。从片的ICW3表明它接在主8259A的哪个IR端。 主8259A的ICW3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

14、为1，否则为0。,从8259A的ICW3格式为：,ID2-ID0为该从8259A接入主8259A的IR端的编码。,4. ICW4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,A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,1,M/S,AEOI,1,二、操作命令字,1.OCW1的格式 实现屏蔽功能，OCW1的内容被置入中断屏蔽寄存器 IMR中，Di为“1”:禁止对应的IR端的中断请求.Di为“0”:允许对应的IR端的中断请求. OCW1的格式如下：,2. OCW2的格式控制中断结束，优先权循环等操作。,L2-L0：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,