《微型计算机原理与接口技术（第二版） 教学课件 ppt 作者 杨立 第9章 中断技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微型计算机原理与接口技术（第二版） 教学课件 ppt 作者 杨立 第9章 中断技术（35页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第九章 中断技术,9.1 概述 9.2 8086的中断结构 9.3 可编程中断控制器8259A及其应用,9.1 概述,所谓“中断”是指CPU在正常执 行程序的过程中，由于内部/外部 事件或由程序的预先安排，引起 CPU暂时中断当前程序的运行而转 去执行为内部/外部事件或预先安 排的事件服务的子程序，待中断 服务子程序执行完毕后，CPU再返 回到暂停处（断点）继续执行原 来的程序，这一过程称为中断，其 示意图如图9-1所示。,9.1 概述,9.1.1 中断技术的优点 （1）并行操作 （2）实时处理 （3）故障处理 （4）分时操作,9.1 概述,9.1.2 中断源 能引起中断的设备或事件称为中断源
2、。 1. 中断源种类 （1）设备中断 （2）指令中断 （3）故障中断 （4）实时时钟中断 （5）CPU内部运算产生的某些错误所引起的中断,9.1 概述,2. 中断源识别 识别中断源通常有两种方法：查询中断和矢量中断。 （1）查询中断 查询中断时采用软件或硬件（串行顺序链电路）查询 技术来确定发出中断请求的中断源。 （2）矢量中断 矢量中断又称向量中断，通常是由中断向量来指示中 断服务程序的入口地址。每个中断源都预先指定一个矢量 标志，要求外设在提出中断请求时提供该中断矢量标志。 当CPU响应某个中断源的中断请求时，控制逻辑就将该中 断源的矢量标志送入CPU，CPU根据矢量标志自动指向相 应的中
3、断服务程序的入口地址，转入中断服务程序。,9.1 概述,9.1.3 中断处理过程 一个微机系统的中断处理过程大致可分为中断请求、中 断响应、中断服务和中断返回四个过程，如图9-2所示。 1. 中断请求 当中断源需要CPU为其服务时，可以向CPU发出中断请 求。中断请求可以是由中断指令或是某些特定条件产生， 也可以是通过CPU引脚向CPU发出中断请求信号而产生。但 一般应满足以下两个条件：中断源已处于准备就绪状态； 系统允许该中断源发出中断请求，即该中断源未被屏蔽。,图9-2 微机系统的中断处理过程,9.1 概述,2. 中断响应 若为非屏蔽中断请求，则CPU执行完现行指令后，就立 即响应中断。若
4、为可屏蔽中断请求，能否响应中断，还取决 于CPU内部的中断允许触发器的状态。只有当其为“1”（即允 许中断时），CPU才能响应可屏蔽中断：若其为“0”（即禁止 中断时），即使有可屏蔽中断请求，CPU也不响应。 CPU要响应可屏蔽中断请求，必须满足以下三个条件： 无总线请求； CPU允许中断； CPU执行完现行指令。,9.1 概述,当CPU响应中断进入中断响应周期时，自动完 成以下操作： （1）关中断 （2）保护断点 （3）保护现场 （4）中断服务程序段地址送入CS，偏移地址送入IP,返回,9.1 概述,3. 中断服务 中断服务是指CPU执行中断服务程序，一般有如下操作： （1）保护有关寄存器内
5、容。CPU响应中断时自动完成 CS、IP寄存器及标志寄存器Flags的保护，但主程序中使 用的其他寄存器的保护则要由用户根据使用情况而定。 （2）开中断。为了能够实现中断嵌套，必须在中断服务 程序中开中断。 （3）中断服务。,9.1 概述,4. 中断返回 中断返回是由执行中断服务程序中的中断返回指令IRET 来完成的。CPU执行该指令时，自动会把断点地址从堆栈中 弹出到CS和IP中，原来的标志寄存器内容弹回Flags。这样 被中断的程序就可以从断点处继续执行。 通常在中断返回时，要进行以下操作： （1）关中断 （2）恢复现场 （3）开中断,9.1 概述,9.1.4 中断优先权 在中断系统中，C
6、PU一般要根据各中断请求的轻重缓 急分别处理，即给每个中断源确定一个中断优先级别 中断优先权，系统能够自动地对它们进行排队判优，保 证首先处理优先级别高的中断请求，待级别高的中断请 求处理完毕后，再响应级别较低的中断请求。,9.1 概述,通常有两种方法解决中断优先权的识别问题。 （1）用软件查询方法确定中断优先权 采用软件查询中断 方式时，中断优先权 由查询顺序决定，最 先查询的中断源具有 最高的优先权。 软件查询方法的接 口电路如图9-3所示。,图9-3 软件查询方法的接口电路,9.1 概述,软件查询方法的优点是电路比较简单。软件查询的 顺序就是中断优先权的顺序，不需要专门的优先权排队 电路
7、，可以直接修改软件查询顺序来修改中断优先权， 不必更改硬件。缺点是当中断源个数较多时，由逐位检 测查询到转入相应的中断服务程序所耗费的时间较长， 中断响应速度慢，服务效率低。,9.1 概述,（2）硬件优先权排队电路 硬件优先权排队电路形式众多，有采用编码器组成 的，有采用链式电路的。 硬件链式优先权排队电路又称为菊花环式优先权排 队电路，它是利用外设连接在排队电路的物理位置来决定 其中断优先权的，排在最前面的优先权最高，排在最后面 的优先权最低，电路如图9-4所示。,图9-4 链式优先权排队电路,9-2 8086的中断结构,9.2.1 中断类型 8086采用了矢量型的中断结构，共有256个中断
8、矢量号，又称中 断类型号。8086的中断源可分为两大类：一类是内部中断，另一类 是外部中断，如 下图所示。,9-2 8086的中断结构,1. 内部中断 内部中断也称软件中断，是由处理器检测到异常情况或执行软 件中断指令所引起的一种中断。通常有除法出错中断、INTO溢出中 断、INT n中断、断点中断和单步中断等。 内部中断的特点是： l 中断矢量号是由CPU自动提供的，不需要执行中断响应总线周期去读取矢量号。 l 除单步中断外，所有内部中断都无法禁止，即都不能通过执行CLI指令使IF位清零来禁止对它们的响应。 l 除单步中断外，任何内部中断的优先权都比外部中断高。,9-2 8086的中断结构,
9、2. 外部中断 外部中断也称硬件中断，是由CPU的外部中断请求信号触发的一种中 断，分为不可屏蔽中断NMI和可屏蔽中断INTR。 （1）非屏蔽中断请求NMI 非屏蔽中断请求由不受中断允许标志位IF的影响，中断类型码为2 。 （2）可屏蔽中断INTR 若CPU发现有可屏蔽中断请求，CPU将根据中断允许标志位IF的状态决 定是否响应。如果IF=0，表示CPU处于关中断状态，屏蔽INTR线上的中断， CPU不理会该中断请求而继续执行下一条指令；如果IF=1，表示CPU处于开 中断状态，允许INTR线上的中断，CPU执行完现行指令后转入中断响应周期。,9-2 8086的中断结构,3. 中断处理顺序 中
10、断处理顺序即按中断优先权从高到低的排队顺序 对中断源进行响应，8086系统的中断处理次序如下： （1）除法错误中断、溢出中断、INT n指令中断、断点中断。 （2）非屏蔽中断NMI。 （3）可屏蔽中断INTR。 （4）单步中断。,9-2 8086的中断结构,9.2.2 中断向量表 中断向量就是中断服务程序的入口地址。把系统中 的所有中断向量集中起来放到存储器的某一区域内，这 个存放中断向量的存储区就叫中断向量表（或中断矢量 表），即每一个中断服务程序与表内的中断向量具有一 一对应关系。 中断向量表分为三部分：专用中断、备用中断和用 户中断。,9-2 8086的中断结构,（1）专用中断：类型0类
11、型4，共有5种类型。专用中断 的中断服务程序的入口地址由系统负责装入，用户不能随 意修改。 （2）备用中断：类型5类型3FH，这是Intel公司为软、 硬件开发保留的中断类型，一般不允许用户改作其他用途。 （3）用户中断：类型40H类型FFH，为用户可用中断，其 中断服务程序的入口地址由用户程序负责装入。,9.3 可编程中断控制器8259A及其应用,8259A可编程中断控制器能够管理输入到CPU 的中断请求，实现中断优先权判别，提供中断矢量 （即中断类型号）和屏蔽中断等功能。它能直接管 理8级中断，如果采用级联方式，则不用附加外部 电路就能管理64级中断输入。它使用单+5V电源供 电，具有多种
12、工作方式，能适应各种系统要求。,9.3 可编程中断控制器8259A及其应用,8259A可编程中断控制器的主要功能为： l 单片8259A仅具有8级中断优先权控制，通过级联 方式可扩展到64级中断优先权控制； l 每一级中断都可以通过程序来单独屏蔽或允许； l 在中断响应周期，8259A可提供相应的中断类型码； l 8259A有多种中断管理方式，可通过编程来进行 选择。,9.3 可编程中断控制器8259A及其应用,9.3.1 8259A的内部结构及引脚 1. 内部结构,9.3 可编程中断控制器8259A及其应用,2. 引脚功能,9.3 可编程中断控制器8259A及其应用,9.3.2 8259A的
13、中断管理方式 1. 中断优先权管理方式 （1）普通完全嵌套方式 为默认方式。在普通全嵌套方式中，8259A的8个中 断请求输入端IR0IR7引入的中断源具有固定的优先权排 队顺序，IR0为最高优先级，IR1为次高优先级，IR7 为最低优先级。在某级别的中断请求被响应以后，8259A 将禁止同级或低级的中断请求，但允许高优先级的中断 打断低优先级的服务，即只有比它高的优先权的中断请 求才会被响应，实现中断嵌套。,9.3 可编程中断控制器8259A及其应用,（2）特殊完全嵌套方式 在特殊完全嵌套方式下，当处理某一级中断时，如 果有同级的中断请求，也会给予响应，从而实现对同级 中断请求的特殊嵌套。
14、特殊完全嵌套方式用在8259A有级联的情况。 （3）优先级自动循环方式 在这种方式下，当某个中断源被服务后，其优先级 别则自动降为最低，它后面排列的中断源则按顺序递升 一级。,9.3 可编程中断控制器8259A及其应用,（4）优先级特殊循环方式 该方式与上述的自动循环方式基本上相同，只有一 点不同，那就是在优先级特殊循环方式中，一开始的最 低优先级由编程确定，而不是像自动循环方式中固定为 IR7，设定IR0IR7中那一级为最低都可以，最低优先级 设定后最高优先级也就确定了。,9.3 可编程中断控制器8259A及其应用,2中断结束（EOI）方式 （1）自动中断结束方式 （2）普通中断结束方式 （
15、3）特殊中断结束方式 3中断屏蔽方式 （1）普通屏蔽方式 （2）特殊屏蔽方式,9.3 可编程中断控制器8259A及其应用,4中断请求触发方式 （1）电平触发方式 （2）边沿触发方式 （3）中断查询方式 5连接系统总线方式 （1）缓冲方式 （2）非缓冲方式,9.3 可编程中断控制器8259A及其应用,9.3.3 8259A的编程 1. 初始化编程 8259A有4个初始化命令 字ICWlICW4，在8259A开 始工作之前，必须用初始化 命令字建立8259A操作的初 始状态，它们必须按照一定 的顺序输入，如图9-10所示。,9.3 可编程中断控制器8259A及其应用,初始化命令字 操作命令字 8259A编程举例,返回,本章内容到此结束 谢谢各位 !,
