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8259A 7.3 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

2、部正在执行的过程发生的异常情况。 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）

3、 ,5.中断处理顺序,6. 中断向量表和中断描述符表 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

4、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

5、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 0 ORG n*4 DD 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，0 MOV ES，AX ；置向量表段地址 M

6、OV DI，n*4H ；置向量表偏移地址 MOV AX，OFFSET INT_VCE；中断服务程序偏移地址 CLD STOSW MOV AX，SEG INTV_CE ；中断服务程序段地址 STOSW STI,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 INT60H MOV DS，DX MOV DX，OFFSET INT60H MOV AL，60H ；设中断类型号为60H MOV AH，2

7、5H INT 21H POP 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1000H，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 0

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

9、(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

10、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.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

11、.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

12、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,

13、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）,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

14、，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。,

15、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,3. OCW3的格式 控制8259A的中断屏蔽和读取寄存器的状态。,.ESMM及SMM：0X-无用；10-清除特殊屏蔽； 11-设置特殊屏蔽 .P=1，查询中断； P=0，非查询中断； .RR及RIS：0X-无用；10-随后读IRR； 11-随后读ISR,单片8259A初始化程序格式：（端口地址为8位）,