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1、1第第7章章 输入输入/输出和中断输出和中断2lI/OI/O接口：接口： 将外设连接到总线上的一组逻辑电路的总称。将外设连接到总线上的一组逻辑电路的总称。 用以实现外设与主机之间的用以实现外设与主机之间的信息交换信息交换lI/OI/O端口：端口： 接口中的寄存器，可以由接口中的寄存器，可以由CPUCPU读或写读或写7.1 7.1 外设接口的一般结构外设接口的一般结构 数据端口数据端口状态端口状态端口控制端口控制端口端端口口374CPU同外设间交换的信息由三类：同外设间交换的信息由三类：1.数据信息数据信息三种类型三种类型数字量数字量模拟量模拟量开关量开关量二进制二进制数数ASCII码表示的数或
2、字符码表示的数或字符2.2.状态信息状态信息: : 表示外设当前所处的工作状态。表示外设当前所处的工作状态。3.3.控控制制信信息息: : 由由CPUCPU发发出出的的，用用于于控控制制I/OI/O接接口口的的工工作作方式以及外设的启动和停止等。方式以及外设的启动和停止等。57.2 7.2 CPUCPU与外设交换数据的方式与外设交换数据的方式 7.2.1 7.2.1 程序控制传递方式程序控制传递方式无条件传送方式无条件传送方式查询传送查询传送方式方式中断传送方式中断传送方式特点特点：（：（1）以以CPU为中心，控制来自为中心，控制来自CPU，通过预先通过预先编写好的编写好的I/O程序实现数据的
3、传送。程序实现数据的传送。（2）速度较低，传送路径经过）速度较低，传送路径经过CPU内部寄存器内部寄存器同时数据同时数据I/O响应也比较慢。响应也比较慢。61.1.无条件无条件传送方式送方式 （同步传送方式）（同步传送方式）外外设设的的工工作作时时间间已已知知，必必须须在在CPU限限定定的的指指令令时间内准备就绪，并完成数据的接收或发送。时间内准备就绪，并完成数据的接收或发送。方方法法：把把I/OI/O指指令令插插入入到到程程序序中中，当当程程序序执执行行到到该该指指 令令时时，外外设设已已作作好好准准备备，于于是是在在此此指指令令时时间间内内完成数据传送任务。完成数据传送任务。优点：优点：软
4、件及接口硬件简单软件及接口硬件简单缺点：缺点：CPU效率低，只适用于简单外设，适应范围较效率低，只适用于简单外设，适应范围较窄窄 72.查询传送方式（异步传送方式）查询传送方式（异步传送方式）当当CPU同同外外设设不不同同步步且且不不知知道道外外设设工工作作速速率率时时，可可采采用用此此方方式式传传送送。传传送送前前，CPU必必须须先先对对外外设设进进行行状态检测。状态检测。适用场合：适用场合：l外设并不总是准备好外设并不总是准备好l对传送速率和效率要求不高对传送速率和效率要求不高对外设及接口的要求：对外设及接口的要求：l外设应提供设备状态信息外设应提供设备状态信息l接口应具备状态端口接口应具
5、备状态端口8完成一次传送过程的步骤如下：完成一次传送过程的步骤如下：(1)通过执行一条输入指令，读取所选外设的当前状通过执行一条输入指令，读取所选外设的当前状态态(2)根据该设备的状态决定程序去向根据该设备的状态决定程序去向外设外设“忙忙”或或“未准备就绪未准备就绪”重复检测外设重复检测外设状态状态外设外设“空空”或或“准备就绪准备就绪”发出发出I/O指令，进指令，进行一次数据传送。行一次数据传送。9优点：软件比较简单优点：软件比较简单缺点：缺点：CPU效率低，数据传送的实时性差，速效率低，数据传送的实时性差，速 度较慢度较慢103 3中断传送方式中断传送方式 无无条条件件传传递递和和查查询询
6、传传送送的的缺缺点点是是：CPU和和外外设设只只能串行工作。能串行工作。为为提提高高系系统统的的工工作作效效率率，充充分分发发挥挥CPU的的高高速速运运算算能能力力，引引入入了了“中中断断”系系统统，利利用用中中断断来来实实现现CPU与外设之间的数据传送，这就是中断传送方式。与外设之间的数据传送，这就是中断传送方式。 特点：外设在需要时向特点：外设在需要时向CPU提出请求，提出请求，CPU再去为再去为它服务。服务结束后或在外设不需要时，它服务。服务结束后或在外设不需要时，CPU可执行自己的程序。可执行自己的程序。中断使中断使CPU和外设以及外设之间能并行工作。和外设以及外设之间能并行工作。11
7、工作过程：工作过程：在在中中断断传传送送方方式式中中，通通常常在在程程序序中中安安排排好好某某一一时时刻刻启启动动某某一一台台外外设设，然然后后CPU继继续续执执行行其其主主程程序序，当当外外设设完完成成数数据据传传送送的的准准备备后后，向向CPU发发出出中中断断请请求求信信号号，在在CPU可可以以响响应应中中断断的的条条件件下下，现现行行主主程程序序被被“中中断断”，转转去去执执行行“中中断断服服务务程程序序”，在在“中中断断服服务务程程序序”中中完完成成一一次次CPU与与外外设设之之间间的的数数据据传传送送，传传送送完成后仍返回被中断的主程序，从断点处继续执行。完成后仍返回被中断的主程序，
8、从断点处继续执行。优点：优点：CPUCPU效率高，实时性好，速度快效率高，实时性好，速度快缺点：程序编制较为复杂缺点：程序编制较为复杂12以上三种以上三种以上三种以上三种I/OI/O方式的共性方式的共性方式的共性方式的共性均需均需CPU作为中介：作为中介：l软件：软件：外设与内存之间的数据传送是通过外设与内存之间的数据传送是通过CPU执行执行程序来完成的程序来完成的l硬件：硬件：I/O接口和存储器的读写控制信号、地址信号接口和存储器的读写控制信号、地址信号都是由都是由CPU发出的发出的l缺点：程序的执行速度限定了传送的最大速度缺点：程序的执行速度限定了传送的最大速度137.2.2 7.2.2
9、DMADMA（直接存储器存取）传递方式直接存储器存取）传递方式 外外设和内存之和内存之间直接直接传送数据的方式，即送数据的方式，即DMA传送方式。送方式。在在DMA传送方式中，对这一数据传送过程进传送方式中，对这一数据传送过程进行控制的硬件称为行控制的硬件称为DMA控制器（控制器（DMAC）。）。特点：特点：l外设直接与存储器进行数据交换外设直接与存储器进行数据交换，不需要，不需要CPU干预干预也不需软件介入。也不需软件介入。l总线由总线由DMA控制器（控制器（DMAC）进行控制（）进行控制（CPU要放要放弃总线控制权），内存弃总线控制权），内存/外设的地址和读写控制信号均外设的地址和读写控制
10、信号均由由DMAC提供。提供。141. DMA1. DMA操作的基本方法操作的基本方法（1 1）周期挪用（周期挪用（Cycle StealingCycle Stealing）（2 2）周期周期扩散散（3 3）CPUCPU停机方式停机方式 最常用，最简单的传送方式最常用，最简单的传送方式152. 2. DMADMA的的传送方式送方式(1)(1)单字字节传送方式送方式 每次每次DMA传送传送只传送一个字节就立即释放总线。只传送一个字节就立即释放总线。(2)(2)成成组传送方式送方式 DMAC在申请到总线后，将一组数据传送完后才在申请到总线后，将一组数据传送完后才释放总线，而不管中间释放总线，而不管
11、中间DREQ是否有效。是否有效。(3)(3)请求求传送方式送方式（查询传送方式）（查询传送方式） 成组传送，但每传送一个字节后，成组传送，但每传送一个字节后，DMAC查查DREQ，有效传，无效挂起。有效传，无效挂起。16.DMAC（DMA控制器）的基本功能控制器）的基本功能（1）能接收外设的请求，向）能接收外设的请求，向CPU发出发出DMA请求信号。请求信号。（2）当接到）当接到CPU发出发出DMA响应信号后，响应信号后，DMAC接管接管对总线的控制，进入对总线的控制，进入DMA方式。方式。（3）能寻址存储器，即能输出地址信息和修改地址。）能寻址存储器，即能输出地址信息和修改地址。（4）能向存
12、储器和外设发相应的读）能向存储器和外设发相应的读/写控制信号。写控制信号。（5）能控制传送的字节数，判断）能控制传送的字节数，判断DMA是否结束。是否结束。（6）在）在DMA传送结束后，能结束传送结束后，能结束DMA请求信号，释请求信号，释放总线，使放总线，使CPU恢复正常工作。恢复正常工作。17 7 7.3 .3 中断技术中断技术 7.3.1 7.3.1 概述概述中中断断外外设设随随机机地地（指指主主程程序序运运行行到到任任何何一一条条指指令令时时）或或程程序序预预先先安安排排产产生生中中断断请请求求信信号号，暂暂停停CPUCPU正正在在运运行行的的程程序序，转转入入执执行行称称为为中中断断
13、服服务务的的子子程程序序，中中断断服服务务完完毕毕后后，返返回回到到主主程程序序被被中中断处继续执行的过程。断处继续执行的过程。中断源中断源引起中断的事件引起中断的事件18通常中断源有以下几种：通常中断源有以下几种：（1 1） 输入、入、输出出设备: : 如如键盘、显示器和打印机等示器和打印机等; ;（2 2）数据通道数据通道; ;（3 3）实时控制控制过程中的各种参数程中的各种参数; ; （4 4）故障源故障源: : 如掉如掉电保保护等等; ; （5 5）控制系控制系统的的现场测试信号以及信号以及软件中断。件中断。中断系统应具有以下功能中断系统应具有以下功能: 1. 1. 能实现中断响应、中
14、断服务和中断返回能实现中断响应、中断服务和中断返回 2. 2. 能实现中断优先级排队能实现中断优先级排队 3. 3. 能实现中断嵌套能实现中断嵌套 197.3.2 7.3.2 中断过程中断过程1.中断过程中断过程一一个个完完整整的的中中断断基基本本过过程程包包括括：中中断断请请求求、中中断断判判优优、中中断断响响应应、中中断断处处理理及及中中断断返返回回等等五五个个基基本本过过程。程。（1）中断请求）中断请求当当某某一一外外部部中中断断源源要要求求CPU中中断断时时，首首先先要要向向CPU发发出出中中断断请请求求，该该请请求求信信号号被被存存放放在在中中断断源源接接口口电电路路的的中中断断请请
15、求求触触发发器器中中暂暂存存，并并通通过过INTR或或NMI信号线引入信号线引入CPU。20（2）中断判优）中断判优由由于于中中断断请请求求是是随随机机的的，在在某某一一瞬瞬间间有有可可能能出出现现两两个个或或两两个个以以上上中中断断源源同同时时提提出出请请求求的的情情况况。这这时时必必须须根根据据中中断断源源的的轻轻重重缓缓急急，给给每每个个中中断断源源确确定定一一个个中中断级别断级别中断优先权中断优先权。另一个作用能实现中断嵌套另一个作用能实现中断嵌套。21（3）中断响应中断响应CPU每每执执行行完完一一条条指指令令后后，查查询询是是否否有有中中断断请请求求。当当查查询询到到有有中中断断请
16、请求求且且此此时时CPU允允许许中中断断（即即IF=1，开中断），开中断），CPU响应中断。响应中断。响应中断后系统做的工作：响应中断后系统做的工作：自动关中断；自动关中断；通过使通过使IF清零来实现清零来实现保存保存FR和断点；和断点；形形成成中中断断入入口口地地址址。通通过过中中断断矢矢量量，查查询询中中断断地地址址表实现。表实现。22（4 4）中断处理）中断处理执行中断服务程序执行中断服务程序中断服务开始要用压栈指令（中断服务开始要用压栈指令（PUSHPUSH）将要用到的将要用到的寄存器内容压入堆栈，以便返回到主程序时能寄存器内容压入堆栈，以便返回到主程序时能正确运行。正确运行。保护现场
17、保护现场中断服务程序结束后，用中断服务程序结束后，用POPPOP指令把所保存的有关指令把所保存的有关寄存器的内容从堆栈弹出，以便恢复到中断前寄存器的内容从堆栈弹出，以便恢复到中断前的状态。的状态。恢复现场恢复现场23（5 5）中断返回）中断返回通常在通常在中断返回前中断返回前，要用指令，要用指令开中断开中断，以便再，以便再次响应中断，然后执行中断返回指令次响应中断，然后执行中断返回指令242.中断优先权中断优先权（1）软件查询方式）软件查询方式7725（2）硬件优先权排队电路。）硬件优先权排队电路。简单硬件方式简单硬件方式菊花链法或链式优先权排队电路。菊花链法或链式优先权排队电路。专用硬件方式
18、专用硬件方式可编程的中断控制器可编程的中断控制器726 7.48086/8088的中断系统的中断系统7.4.1中断结构中断结构1.中断分类中断分类硬件中断硬件中断（外部中断）（外部中断）软件中断软件中断（内部中断）（内部中断）除法错中断除法错中断溢出中断溢出中断断点中断断点中断单步中断单步中断INTn指令中断指令中断非屏蔽中断非屏蔽中断可屏蔽中断可屏蔽中断256种中断源种中断源类型码类型码025527硬件中断硬件中断由外部硬件产生的，也称由外部硬件产生的，也称外部中断外部中断。软件中断软件中断CPU根据软件的某些指令或者软件对标根据软件的某些指令或者软件对标志寄存器某个标志位的设置而产生的，志
19、寄存器某个标志位的设置而产生的，由于它与外部中断电路完全无关，故称由于它与外部中断电路完全无关，故称为为内部中断内部中断。非屏蔽中断：通过非屏蔽中断：通过CPU的的NMI引入，它不受内部中断允引入，它不受内部中断允许标志位许标志位IF的屏蔽，一般在一个系统中只的屏蔽，一般在一个系统中只允许有一个非屏蔽中断。允许有一个非屏蔽中断。可屏蔽中断：通过可屏蔽中断：通过CPU的的INTR引入引入，它受，它受IF的控制。的控制。只有在只有在IF=1时，时，CPU才能响应中断源的请才能响应中断源的请求。当求。当IF=0时，中断请求被屏蔽。时，中断请求被屏蔽。282中断向量表中断向量表存放中断地址的一段内存空
20、间称中断向量表存放中断地址的一段内存空间称中断向量表。l存放各类中断的中断服务程序的入口地址存放各类中断的中断服务程序的入口地址l位于内存的位于内存的0000 00000000 03FFH（即即00000003FFH）大小为大小为1KB，共，共256个入口地址个入口地址l每个入口地址占用每个入口地址占用4个单元，依次为个单元，依次为IP：CS,低低字为段内偏移，高字为段基址字为段内偏移，高字为段基址29中断向量表中断向量表中断向量表中断向量表 00000H003FFH1KB30IPCS中断类型码与中断向量所在位置（中断向量地址指针）中断类型码与中断向量所在位置（中断向量地址指针）之间的对应关系
21、为：之间的对应关系为：中断向量地址指针中断向量地址指针=4* *中断类型码中断类型码331例：中断类型码为例：中断类型码为20H(32)的中断源所对应的中断服务的中断源所对应的中断服务程序首址存放在程序首址存放在0000 0080H（4* *20H=80H）开始的开始的4个单元中。若在个单元中。若在0080H至至0083H这这4个单元中存放的值个单元中存放的值分别为分别为10H、20H、30H、40H，则该系统中则该系统中20H号中号中断所对应的断所对应的中断处理（服务）程序入口地址为中断处理（服务）程序入口地址为4030 2010H中断向量表中断向量表中断向量表中断向量表 0080H 10H
22、20H30H40H0083H0082H0081H327.4.2内部中断内部中断软中断软中断在在8086/8088系统中，通过执行中断指令或由系统中，通过执行中断指令或由CPU本身启动的中断称为内部中断（也称软件中断）。本身启动的中断称为内部中断（也称软件中断）。除除单单步步中中断断外外，内内部部中中断断无无法法用用软软件件禁禁止止，即即不不受受IF的影响。的影响。1、内部中断的类型、内部中断的类型（1）0型中断型中断除法出错中断除法出错中断（2）1型中断型中断单步中断单步中断（3）3型中断型中断断点中断断点中断（4）4型中断型中断溢出中断溢出中断（5）INTn指令中断指令中断332内部中断的处
23、理过程内部中断的处理过程如何获取相应的中断类型码如何获取相应的中断类型码专用中断：中断类型码是自动形成的。专用中断：中断类型码是自动形成的。几种类型码为：类型几种类型码为：类型0、1、3、4。对于对于INTn指令，其类型码为指令中给定的指令，其类型码为指令中给定的n。34取得了类型码后的处理过程：取得了类型码后的处理过程：类型码类型码* *4向量表指针。向量表指针。标志寄存器标志寄存器FR入栈，保护各个标志。入栈，保护各个标志。清除清除IF和和TF标志，屏蔽新的标志，屏蔽新的INTR中断和单步中断。中断和单步中断。保存断点（断点处保存断点（断点处IP和和CS压栈，先压压栈，先压CS后压后压IP
24、）。）。从从中中断断向向量量表表中中取取出出中中断断服服务务程程序序入入口口地地址址分分别别送送入入IP和和CS中。中。按新的地址执行中断服务程序。按新的地址执行中断服务程序。357.4.3外部中断外部中断硬中断硬中断非非屏屏蔽蔽中中断断NMI引引脚脚产产生生的的中中断断，不不受受IF控控制制，类型号为类型号为2。可可屏屏蔽蔽中中断断由由CPU的的INTR端端接接收收可可屏屏蔽蔽中中断断。受受IF控控制制，只只有有当当IF=1,在在一一条条指指令令执执行行结结束束后后，CPU才才能能响响应应可可屏屏蔽蔽中中断断的的请求。请求。361.外部中断的响应外部中断的响应CPU采样到非屏蔽中断请求时，自
25、动提供中断类采样到非屏蔽中断请求时，自动提供中断类型号型号2，然后根据中断类型号，查找中断向量表指针，然后根据中断类型号，查找中断向量表指针，其后的处理与内部中断一样。其后的处理与内部中断一样。当当INTR信号有效，如信号有效，如IF=1，则则CPU执行完一条指执行完一条指令后，进入可屏蔽中断响应周期。在中断响应周期中令后，进入可屏蔽中断响应周期。在中断响应周期中CPU从数据线中获取外部设备的中断类型码。从数据线中获取外部设备的中断类型码。372.外部中断处理过程外部中断处理过程在外部中断响应周期中，在外部中断响应周期中，CPU获取了外部中断类型获取了外部中断类型码码之之后后的的中中断断处处理
26、理过过程程，与与前前述述的的软软中中断断过过程程顺顺序序是是一样的，不再赘述。一样的，不再赘述。如如果果把把CPU中中断断响响应应周周期期的的动动作作和和前前面面讲讲到到的的中中断断响响应应过过程程结结合合起起来来，当当一一个个可可屏屏蔽蔽中中断断被被响响应应时时，CPU实际执行了实际执行了7个总线周期个总线周期，即：，即：38执行第一个执行第一个INTA周期。周期。执行第二个执行第二个INTA周期，被响应的外设通过周期，被响应的外设通过D0D7的的8位数据线提供中断类型码位数据线提供中断类型码n（由由8259A提供），提供），CPU接到类型码后，将它左移两位，形成向量表接到类型码后，将它左移
27、两位，形成向量表指针存入暂存器。指针存入暂存器。执行一个总线写周期，把执行一个总线写周期，把FR压栈。同时压栈。同时IF和和TF为为0，以禁止中断响应过程中其他可屏蔽中断的进入，以禁止中断响应过程中其他可屏蔽中断的进入，同时也禁止了中断过程中出现单步中断。同时也禁止了中断过程中出现单步中断。39执行一个总线写周期，执行一个总线写周期，CS压栈。压栈。执行一个总线写周期，执行一个总线写周期，IP压栈。压栈。执行一个总线读周期，从中断向量表中取出中断执行一个总线读周期，从中断向量表中取出中断服务程序入口地址的偏移量送服务程序入口地址的偏移量送IP中。中。执行一个总线周期，从中断向量表中取出中断服执
28、行一个总线周期，从中断向量表中取出中断服务程序入口地址的段值送务程序入口地址的段值送CS。对对于于非非屏屏蔽蔽与与软软中中断断跳跳过过第第、步步，从从第第步步开始执行到第开始执行到第步。步。407.4.4各类中断的优先权及中断响应各类中断的优先权及中断响应8086/8088系系统统中中，中中断断优优先先权权次次序序从从高高到到低低为为：除法出错、除法出错、INTn、INTO、NMI、INTR、单步中断。单步中断。除除单单步步之之外外的的内内部部优优先先权权最最高高，其其次次是是非非屏屏蔽蔽中中断，再次是可屏蔽中断，而单步最低。断，再次是可屏蔽中断，而单步最低。417.58259A可编程中断控制
29、器可编程中断控制器7.5.18259A的功能的功能1.功能功能Intel8259A是是与与8086系系列列CPU兼兼容容的的可可编编程程中中断断控控制器，它的主要功能为：制器，它的主要功能为：（1）具有）具有8级优先权控制，级连可扩展至级优先权控制，级连可扩展至64级。级。（2）每一级中断都可以屏蔽或允许。）每一级中断都可以屏蔽或允许。（3）在在中中断断响响应应周周期期，8259A可可提提供供相相应应的的中中断断向向量量号（中断类型号）。号（中断类型号）。（4）8259A的工作方式，可通过编程来进行选择。的工作方式，可通过编程来进行选择。7.5.28259A的结构及工作原理的结构及工作原理74
30、2（1）8259A的内部结构的内部结构8位寄存器，是位寄存器，是8259A与外设中断源的接口。与外设中断源的接口。通过通过IR7IR0与与8个中断源相接。当有某个个中断源相接。当有某个中断源申请中断时，使中断源申请中断时，使IRR的相应位置的相应位置1。最。最多可同时接收多可同时接收8个中断源的中断申请。个中断源的中断申请。8位寄存器，用于设置中位寄存器，用于设置中断请求的屏蔽信号。第断请求的屏蔽信号。第i位被置位被置1时，与之对应的时，与之对应的IRi被屏蔽，不能向被屏蔽，不能向CPU发发INT信号。可通过软信号。可通过软件设置其内容，确定每件设置其内容，确定每个中断请求的屏蔽状态。个中断请
31、求的屏蔽状态。设置设置IMR也可起到改变也可起到改变中断请求优先级的效果。中断请求优先级的效果。8位寄存器，寄存所有正在被服务的中断级。第位寄存器，寄存所有正在被服务的中断级。第i位置位置1表示表示CPU正为正为IRi中断源服务，该信号一直保持到中断源服务，该信号一直保持到CPU处理完该中断服务程序为止。该中断处理结束前，处理完该中断服务程序为止。该中断处理结束前，要使用要使用指令指令清除这一位。清除这一位。ISR可被可被CPU读出。当有多读出。当有多位置位置1时，表示发生了中断嵌套。时，表示发生了中断嵌套。对在对在IRR中的中断请求，经判断确定最高的优先权，中的中断请求，经判断确定最高的优先
32、权，并在中断响应用周期把它选通送至并在中断响应用周期把它选通送至ISR8位位双双向向三三态态缓缓冲冲器器，是是8259A与与系系统统数数据据总总线线的的接接口口。8259A通通过过它它接接收收CPU发发来来的的控控制制字字，也也通通过过它它向向CPU发发送送中中断断类类型代码和状态信息。型代码和状态信息。接收接收CPU的读的读/写命令。写命令。CS和地址线和地址线A0决定访问决定访问8259A的哪个寄存器。的哪个寄存器。用于多块用于多块8259A的连的连接，使中断可由接，使中断可由8级级扩展到扩展到64级级743 8259A的引脚的引脚双功能信号。当双功能信号。当8259A工作与缓冲器方工作与
33、缓冲器方式时，它作为控制缓冲器传送方式的输式时，它作为控制缓冲器传送方式的输出信号；当工作于非缓冲方式时，用于出信号；当工作于非缓冲方式时，用于规定其是主规定其是主8259A还是从还是从8259A448259A的工作原理的工作原理当系统通电后，首先应对当系统通电后，首先应对8259A初始化。（由初始化。（由CPU执行一段程序，向可编程芯片写入若干命令字，规定执行一段程序，向可编程芯片写入若干命令字，规定其工作状态，使其处于准备就绪的状态。）其工作状态，使其处于准备就绪的状态。）8259A对外部中断请求处理过程如下：对外部中断请求处理过程如下：(1)当有当有IR0IR7变变高，则高，则IRR的相
34、应位置的相应位置1。(2)若中断请求线中至少有一条是中断允许的，则若中断请求线中至少有一条是中断允许的，则由由INT引脚向引脚向CPU发出中断请求。发出中断请求。(3)若若CPU处于开中断状态，则在当前指令执行完后，处于开中断状态，则在当前指令执行完后，用用INTA信号作为响应。信号作为响应。45(4)8259A接到接到INTA后，使最高优先权的后，使最高优先权的ISR位置位置1，而相应的而相应的IRR位复位。在此周期中，位复位。在此周期中，8259A不向系不向系统数据总线送任何内容。统数据总线送任何内容。(5)在中断响应周期的第二个信号期间在中断响应周期的第二个信号期间8259A向数据总向数
35、据总线输送一个线输送一个8位指针（向量号或类型号），位指针（向量号或类型号），CPU读读取此类型号，类型号取此类型号，类型号* *4作为地址就可从中断向量作为地址就可从中断向量表中取出中断服务程序入口地址。表中取出中断服务程序入口地址。(6)若若8259A工作在自动结束中断工作在自动结束中断AEOI方式方式（AutomaticEndOfInterrupt）,在第二个在第二个INTA结结束时，使中断源在束时，使中断源在ISR的相应位复位。否则，直至的相应位复位。否则，直至中断服务程序执行到中断服务程序执行到EOI命令，才使命令，才使ISR的相应位的相应位复位。复位。467.5.38259A的编程
36、的编程8259A的编程分两部分：的编程分两部分：（1）初始化编程）初始化编程由由CPU向向8259A送送24字节的初始化命令字字节的初始化命令字ICW（2）工作方式编程）工作方式编程由由CPU向向8259A送三个字节的工作命令字送三个字节的工作命令字OCW，以以规定规定8259A的工作方式。该命令字可在的工作方式。该命令字可在8259A初始化命初始化命令字令字ICW后的任何时间写入。后的任何时间写入。47 1.8259A的初始化编程的初始化编程8259A的初始化命令字共的初始化命令字共4个（个（ICW1ICW4）设置过程如图：设置过程如图：748写初始化命令字写初始化命令字ICW1芯片控制字芯
37、片控制字对对8086/8088无效无效ICW1识识别别位位偶偶地地址址74000049（2）写初始化命令字）写初始化命令字ICW2中断类型控制字中断类型控制字（中断类型码中断类型码）用来定义中断类型码的高用来定义中断类型码的高5位位T7T6T5T4T3中断类型码的高中断类型码的高5位位自动填入自动填入IR0000IR1001IR2010 IR7111奇奇地地址址7450(3)写初始化指令字写初始化指令字ICW3主主/从片初始化从片初始化（级连控制字）（级连控制字）奇奇地地址址奇奇地地址址51(4)写初始化命令字写初始化命令字ICW4方式控制字方式控制字对于对于8086/8088系统是必须设置的
38、初始化命令字系统是必须设置的初始化命令字奇奇地地址址741522.8259A的操作命令字的操作命令字三个操作命令字三个操作命令字OCW1OCW3。在设置操作命令字时，顺序上没有严格的要求，但端在设置操作命令字时，顺序上没有严格的要求，但端口地址上有严格的规定。口地址上有严格的规定。OCW1必须写入奇地址端口（必须写入奇地址端口（A0=1）OCW2和和OCW3必须写入偶地址端口（必须写入偶地址端口（A0=0）53操作命令字操作命令字OCW1屏蔽操作命令字屏蔽操作命令字用来设置或清除对中断的屏蔽（设置用来设置或清除对中断的屏蔽（设置IMR的值）的值）75奇奇地地址址54（2）操作命令字操作命令字O
39、CW2中断方式命令字中断方式命令字设置优先级循环和中断结束方式设置优先级循环和中断结束方式偶偶地地址址6475若若ICW4设置正常结束访问，设置正常结束访问，则在则在IRET前写前写OCW2,使使EOI=1，ISR复位复位1.若若OCW2中设置特殊优先级循环方式时，中设置特殊优先级循环方式时，最低优先级编码。最低优先级编码。2.OCW2中设置特殊中断命令结束，指具中设置特殊中断命令结束，指具体清除哪一位。体清除哪一位。55(3)操作命令字操作命令字OCW3状态操作命令字状态操作命令字设置和撤销特殊屏蔽方式、设置中断查询方式、设置和撤销特殊屏蔽方式、设置中断查询方式、设置对设置对8259A内部寄
40、存器的读出命令内部寄存器的读出命令允许特殊屏蔽模式允许特殊屏蔽模式撤销特殊屏蔽模式撤销特殊屏蔽模式756注意：注意：1.如何区分如何区分OCW2，OCW3？用用D3位，即两个操作命令字的标识位位，即两个操作命令字的标识位2.如何区分如何区分ICW1，OCW2，OCW3？D3=0OCW2D3=1OCW3D3D4=1ICW1D4=0OCW2，OCW3用用D4位位577.5.48259A的工作方式的工作方式1中断嵌套方式中断嵌套方式（1）全嵌套方式）全嵌套方式当工作在全嵌套方式时，当工作在全嵌套方式时，8259A写入初始化命令写入初始化命令字后，中断优先权是固定的，即字后，中断优先权是固定的，即IR
41、0优先权最高，优先权最高，IR7优先权最低。当优先权最低。当CPU响应中断时，申请中断的优先权响应中断时，申请中断的优先权最高的中断源在最高的中断源在ISR中相应位置位，而且把它的中断中相应位置位，而且把它的中断向量号（类型码）送到数据总线，在此中断源的中断向量号（类型码）送到数据总线，在此中断源的中断服务程序完成前，与它同级或优先权更低的中断源申服务程序完成前，与它同级或优先权更低的中断源申请被屏蔽，只有优先权比它高的中断源的申请才允许。请被屏蔽，只有优先权比它高的中断源的申请才允许。58（2）特殊全嵌套方式）特殊全嵌套方式级连情况级连情况与全嵌套方式不同之处与全嵌套方式不同之处:当某一从片
42、中断请求被响应后，主片不封锁从片的当某一从片中断请求被响应后，主片不封锁从片的INT输入端，使该从片优先级更高的中断源的请求输入端，使该从片优先级更高的中断源的请求能得到响应。能得到响应。当从片中断处理快要结束时，用软件检查从片中断当从片中断处理快要结束时，用软件检查从片中断服务寄存器服务寄存器ISR的内容是否为的内容是否为0，若为，若为0，则这个从，则这个从片的中断请求是唯一的，此时连发两个中断结束命片的中断请求是唯一的，此时连发两个中断结束命令令EOI，使主片、从片都结束中断。若只发一个使主片、从片都结束中断。若只发一个EOI命令则只结束从片，不结束主片中断。命令则只结束从片，不结束主片中
43、断。592中断优先级循环方式中断优先级循环方式8259A中有两种改变优先权的办法中有两种改变优先权的办法自动循环方式自动循环方式当某一个中断源服务当某一个中断源服务完以后，它的优先级完以后，它的优先级变成最低的变成最低的。760（2）特殊循环方式特殊循环方式如果中断源的优先权需要任意改变，就必须工作如果中断源的优先权需要任意改变，就必须工作在特殊循环方式下。此时，可用程序通过写在特殊循环方式下。此时，可用程序通过写OCW2来改变优先权。来改变优先权。例如例如:设置设置IR5为最低优先权，则为最低优先权，则IR6的优先权就变的优先权就变为最高。这时为最高。这时OCW2最高三位为最高三位为110，
44、而最低三位，而最低三位L2L0应为应为101（最低优先权编码）。（最低优先权编码）。OCW2:11000101613.中断屏蔽中断屏蔽8259A的的8条中断请求线的每一条都可根据需要单独条中断请求线的每一条都可根据需要单独屏蔽，可通过屏蔽，可通过写入写入OCW1的命令字的命令字来实现。来实现。8259A有两种屏蔽方式：有两种屏蔽方式：（1）普通屏蔽方式普通屏蔽方式特点：当执行某一级中断服务程序时，只允许比该级特点：当执行某一级中断服务程序时，只允许比该级优先级高的中断源申请中断，不允许同级或低优先级高的中断源申请中断，不允许同级或低级的中断源申请中断。级的中断源申请中断。方法：用方法：用OCW
45、1将将IMR寄存器某一位或几位置寄存器某一位或几位置1，即可，即可将相应的中断请求屏蔽掉。将相应的中断请求屏蔽掉。使用情况：当使用情况：当CPU执行主程序时，可将不希望响应的执行主程序时，可将不希望响应的中断源屏蔽；当中断源屏蔽；当CPU执行某中断服务程序时，执行某中断服务程序时，可将不希望响应的比此优先级高的中断源屏蔽。可将不希望响应的比此优先级高的中断源屏蔽。62（2）特殊屏蔽方式特殊屏蔽方式特点：特点：CPU正在处理某一级中断时，只可对本级中断进行正在处理某一级中断时，只可对本级中断进行屏蔽，允许级别比它高的或比它低的中断源申请中屏蔽，允许级别比它高的或比它低的中断源申请中断。断。方法：
46、方法：在某级中断服务程序中首先在某级中断服务程序中首先用用OCW3设置该方式设置该方式（即（即D6D5=11），然后设置，然后设置OCW1使该级的中断申请使该级的中断申请被屏蔽，只有写入这两个控制字之后，才能使中断被屏蔽，只有写入这两个控制字之后，才能使中断屏蔽寄存器屏蔽寄存器IMR中该级中断位被屏蔽（中该级中断位被屏蔽（=1），不允），不允许发生同级中断，同时使中断服务寄存器许发生同级中断，同时使中断服务寄存器ISR相应位相应位置置0，允许比该级低级别的中断源申请中断。，允许比该级低级别的中断源申请中断。若想退出此方式，通过设置若想退出此方式，通过设置OCW3的的D6D5=10，再，再执行输
47、出指令即可。执行输出指令即可。使用情况：在中断处理过程中，需要动态改变系统的优先使用情况：在中断处理过程中，需要动态改变系统的优先级结构时。级结构时。634.程序查询方式程序查询方式CPU利用查询命令（利用查询命令（OCW3中中D2=1）获得当前请获得当前请求服务的优先级。此时求服务的优先级。此时8259A内部仍进行内部仍进行8级中断请求级中断请求的判优和屏蔽管理。的判优和屏蔽管理。查询命令发出后，执行一条输入查询命令发出后，执行一条输入指令，可得到查询字。指令，可得到查询字。D7=1有中断请求有中断请求D7=0无中断请求无中断请求当前发出中断请求级别当前发出中断请求级别最高的中断信号最高的中
48、断信号645.中断结束命令中断结束命令根据不同的工作方式根据不同的工作方式8259A可以有几种不同的结可以有几种不同的结束方法。束方法。（1）自动中断结束方式（）自动中断结束方式（AEOI）特点：中断服务寄存器特点：中断服务寄存器ISR的相应位清零是由硬件自的相应位清零是由硬件自动完成的。当某一级中断被动完成的。当某一级中断被CPU响应后，响应后，CPU送回第一个送回第一个INTA中断响应信号，使中断响应信号，使ISR的相应的相应位置位置1，当第二个，当第二个INTA负脉冲结束时，自动将负脉冲结束时，自动将ISR的相应位置的相应位置0。实现方法：通过将实现方法：通过将ICW4的的D1位设置为位
49、设置为1实现。实现。使用环境：适用不要求中断嵌套的情况。使用环境：适用不要求中断嵌套的情况。65（2）非自动中断结束方式（非自动中断结束方式（EOI）特点：中断返回前，必须用指令向特点：中断返回前，必须用指令向8259A发中断结束命发中断结束命令，即使令，即使ICW4的的D1=0。若级连，发。若级连，发2个。个。方法：首先将方法：首先将ICW4的的D1=0，定为正常中断结束方式，定为正常中断结束方式，然后用然后用OUT向向8259A的偶地址端口输出的偶地址端口输出OCW2操作操作控制字（控制字（OCW2的的D7D6D5=001），实现自动结束），实现自动结束命令。命令。使用环境：一般的中断结束
50、方式只能应用于全嵌套方式使用环境：一般的中断结束方式只能应用于全嵌套方式下，不能用于优先级自动循环方式和优先级特殊循下，不能用于优先级自动循环方式和优先级特殊循环方式。因为一般中断结束方式结束的中断是尚未环方式。因为一般中断结束方式结束的中断是尚未处理完的级别最高的中断。若中断级别改变，会使处理完的级别最高的中断。若中断级别改变，会使整个中断过程混乱。整个中断过程混乱。66（3）特殊中断结束方式特殊中断结束方式特点：通过用指令发一中断结束命令，同时给出结束中特点：通过用指令发一中断结束命令，同时给出结束中断的中断源是哪一级，使该中断源的中断服务寄存断的中断源是哪一级，使该中断源的中断服务寄存器
51、器ISR的相应位置的相应位置0。使用环境：可应用在任何情况下，但要在中断处理中给使用环境：可应用在任何情况下，但要在中断处理中给出中断结束命令。出中断结束命令。使用方法：首先将使用方法：首先将ICW4的的D1=0，定为正常中断结束方，定为正常中断结束方式，然后通过将式，然后通过将OCW2的的D7D6D5=011或或111，D2D1D0位指出结束中断处理的中断源号，使该中位指出结束中断处理的中断源号，使该中断源在中断服务寄存器断源在中断服务寄存器ISR中的相应位清零。中的相应位清零。676.读读8259A的状态的状态8259A的的IRR、ISR、IMR的状态，可通过读命令读的状态，可通过读命令读
52、入入CPU，供用户了解供用户了解8259A的工作情况。的工作情况。(1)在读命令之前，输出一个在读命令之前，输出一个OCW3，令其令其RR=1，RIS=0（D1D0=10），），可利用读命令读入中断请求寄存器可利用读命令读入中断请求寄存器IRR的状态。若的状态。若RR=1，RIS=1（D1D0=11），），可利用读命令可利用读命令读入中断服务寄存器读入中断服务寄存器ISR的状态。的状态。(2)对奇地址端口（对奇地址端口（A0=1）进行读操作，可读得中进行读操作，可读得中断屏蔽寄存器断屏蔽寄存器IMR的值。的值。687.5.5由多片由多片8259A组成的主从式中断系统组成的主从式中断系统在一个系
53、统中若中断源多于在一个系统中若中断源多于8个，必须采用多片个，必须采用多片8259A进行级连。其中有一片主进行级连。其中有一片主8259A，若干片从若干片从8259A，可把中可把中断源扩展到断源扩展到64个。个。769 7.5.68259A的编程实例的编程实例1.初始化编程初始化编程例例7-1：对：对IBMPC/XT机中使用的机中使用的8259A初始化编程。硬件连初始化编程。硬件连接如图。接如图。770设置设置ICW1为边沿触发，单片为边沿触发，单片8259A需要需要ICW4。方式字：方式字：00010011MOVAL，13HOUT20H，AL设置设置ICW2类型码为类型码为00001000（
54、IR0）MOVAL，08HOUT21H，AL设置设置ICW4，全嵌套方式，缓冲方式，全嵌套方式，缓冲方式,正常正常EOI。方式字：方式字：00001101MOVAL，0DHOUT21H，AL根据系统要求根据系统要求初始化编程初始化编程如下：如下：在在IBMPC机中，只有一片机中，只有一片8259A，可接外部可接外部8级中断，级中断，8259A的端口地址为的端口地址为20H和和21H。对对8259A的初始化规定：边的初始化规定：边沿触发方式，缓冲方式，中断结束为沿触发方式，缓冲方式，中断结束为EOI命令方式，中断优命令方式，中断优先权管理采用全嵌套方式。先权管理采用全嵌套方式。8级中断源类型码为
55、级中断源类型码为08H-0FH。71初始化完成后，初始化完成后，8259A处于全嵌套工作方式，可以响应外处于全嵌套工作方式，可以响应外部中断。根据要求部中断。根据要求设置设置8259A的操作命令字的操作命令字OCW1OCW2（1）如允许时钟，键盘，异步通信卡）如允许时钟，键盘，异步通信卡(COM1)中断，设置中断，设置OCW1为为0ECH（屏蔽字）。屏蔽字）。11101100MOVAL，0ECHOUT21H，AL（2）由于）由于正常正常EOI，因此在中断服务程序结束后，返回断因此在中断服务程序结束后，返回断点前必须点前必须对对OCW2写入写入00100000即即20H作结束中断操作命令。作结束中断操作命令。MOVAL，20H；设置设置OCW2的值为的值为20HOUT20H，ALIRET；中断返回中断返回
