9.3 中断系统

8.1 中断系统基础
中断的概念和中断过程 8086的中断功能 中断控制芯片8259A及其应用
中断的概念
中断：由于某些事件的发生，CPU中断正 在执行的程序，转去进行处理相关事件， 处理完后返回接着执行原来程序的过程称 为中断。 中断源：引起中断的事件或原因称为中断 源。 中断方式的输入输出：利用中断的方式进 行数据的输入输出称为中断方式的输入输 出。
中断向量在中断向量表中的存储是以中断类型号 为顺序存放的。
8086获得中断服务程序入口地址的过程 在响应中断时，需要获得中断类型号。 依据中断类型号，得到在中断向量表中存 放中断向量的位置。 从中断向量表中获得中断向量，即可转向 中断服务程序。
中断向量表共有1K个单元，能够存 放256个中断向量，所以8086的中断 类型号为0~255，共有256个。
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。
6. 优先权电路
实现优先权的判断与处理，采用编码
CPU对中断响应的次序：除数为0中断、 INT n和
INTO指令的优先级最高，NMI次之，INTR再次，单步 中断优先级最低。
8086中断的返回
中断的返回，无论内部中断或外部中断，都是由中断 服务程序的末尾设置IRET指令实现的。IRET指令的操作是 恢复断点处的地址和IF的内容，即依次从堆栈中弹出保存 的IP、 CS和PSW值，使被中断了的程序继续执行。
内部中断的响应操作
所有的内部中断， 其中断响应操作有以下共同点： ① 中断类型号要么是指令码给定的，要么是处理硬件决定的， 都不需要从外部逻辑输入。 ② 没有包括 INTA 信号的响应周期。 ③ 不受IF位的控制，单步中断受TF位控制。 ④ 除单步中断之外，其它内部中断都比外部中断优先响应。
② 从8259A: CAS2～CAS0 输入，接收主片发出的标志码， 与自己的标志码比较。若相等，下一个INTA信号到来 时，将中断类型号送至数据总线。
AB CB
DB
CS A0
INTA
8259A 从片 A SP/EN IR7 GND …
INT CAS0 CAS1 CAS2 IR0
CS A0
INTA 8259A 从片 B
中断响应和返回操作过程
可屏蔽中断的响应操作 在IF位为1(即开中断)情况下，从INTR端加入中断请求信 号开始，到进入中断服务程序为止所经过的一系列操作，称 为可屏蔽中断的响应过程。 这个响应过程包括以下操作：
① 等待当前指令结束，然后进入中断响应周期。
② 从微处理器外部的中断控制逻辑获得中断类型号。
CPU 的DB 相连)
SP 为输入，是主从芯片定义引脚。
SP 1, 主片 SP 0, 从片
② 当8259A 工作于缓冲方式 (通过总线缓冲器与
CPU 的DB 相连)
EN 为输出，用于CPU与8259A传送数据信息 时启动数据总线驱动器。
CPU
DB
数据总线
DB
8259A
驱动器
OE
EN
此时，主从芯片的定义由ICW4中的M/S实现。
中断类型号、中断向量和中断向量表
8086微处理器在接收到中断请求并
响应中断后，应该转去执行中断服务程 序，对于8086微处理器，如何识别不同 的中断、如何获得相应中断服务程序的 地址并转向中断服务程序？
中断类型号
在8086微处理器中，不同的中断是以中断类型号来区别的。
每种中断都配以固定的编号，称为中断类型号。 在中断发生时，借助中断类型号，CPU可转向相对应的中断服 务程序。 8086中断类型号的范围为0~255，即最多256个。 对于软中断，其中断类型号由指令本身给出，INT n指令中 的n即是中断类型号。
中断类型号只与存放中断 向量的地址有关，存放中断 向量的地址等于中断类型号 乘以4。
中断类型号不能决定中断 向量本身和中断服务程序的 功能。中断向量，即中断服 务程序的入口地址和中断服 务程序是软件开发者确定和 设计的。
在系统启动时，操作系统 不仅要把中断服务程序装入 内存，还要把服务程序的入 口 地 装 入 00000H~00003H 单元。
8259A 的引脚图 图7-13 8259A 引脚图
CPU 通常利用：
OUT 指令，WR与CS, A0配合写入有关的控制字。 IN 指令，
RD与CS, A0配合读出8259A内部 有关寄存器的内容。
3. 中断请求寄存器 IRR 8 位，若IRi 有效(“1”, )，对
应位置“1”，直到IRi 得到响应。 因此，IRR记录外中断源IRi的请求信息。
4. 中断服务寄存器 ISR
Intel 8259A的内部结构
INTA
INT
D7-D0
数据总线 缓冲器
控 制 逻 辑
RD WR
CS A0
读 / 写 控制逻辑 中断 服务 寄存器 (ISR) 优先权 判决 电路 中断 请求 寄存器 (IRR)
CAS0 CAS1 CAS2 SP / EN
级联缓冲 比较器
IR0 IR1 IR2 IR3 IR4 IR5 IR6 IR7
器和比较器电路。
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 INTA 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
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？ ① 主8259A: CAS2～CAS0 输出，输出 被 响应的从片的标志码。
8.3 可编程中断控制器Intel8259A 8086CPU只有一个可屏蔽中断输入引脚， 在有多个外部中断源时，如何通过这一个引 脚发出中断请求，如何对多个中断请求进行 优先级排队，如何提供中断类型号，是需要 解决的问题。 对于这些问题，可以设计电路解决，也采用 专门的中断控制器，在微机中，最常用的中 断控制器是INTEL8259A，它是可编程的中 断控制器。
中断向量表
8086微处理器系列微机规定，在实模式下，存储 器 地 址 最 低 的 1024 个 单 元 ， 即 地 址 00000H~003FFH，专门用于存储中断服务的入 口地址，即中断向量，称为中断向量表。 从00000H开始，每4个单元存放一个中断向量。 其中前两个单元的16位存放偏移部分，后两个单 元的16位存放段地址。
中断的分类
内部中断：CPU内部产生的中断。通常是 在执行指令的过程中产生的，也称为软中 断。 外部中断：由CPU外部通过CPU的引脚引 起的中断，需要在CPU的相应引脚上加上 一定格式的信号，称为硬件中断。 不同的CPU能处理的的中断种类不同。
中断的过程
中断请求： 中断响应： 中断处理： 终端返回：
8259A的主要功能
(1) 单片可以直接管理8个中断，级联方式下可以管理64 个中断，并具有优先权判决功能。 (2) 能为中断源提供中断类型码。 (3) 可以对每一个中断进行屏蔽控制。 (4) 可提供多种可供选择的工作方式，并能通过编程进 行控制。
将多个中断源的中断请求汇集起来，经 过优先级排队后，向CPU发出中断请求， 在CPU响应中断后，提供中断类型号。
可屏蔽中断的中断类型号由外部中断控制逻辑提供，并在处
理器响应中断时从外部输入处理器。 非可屏蔽中断的中断类型号为2。
中断向量
CPU在响应中断后，将转向中断服务程序， 进行中断处理。 中断服务程序的逻辑地址形式的入口地址 称为中断向量。 要转向中断服务程序，就需要获得中断向 量。 中断向量包含中断服务程序入口的段地址 和偏移地址，各占两个字节，共四个字节。
8259A的外部引脚
CS RD WR
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 CAS0 CAS1 GND 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 Vcc A0 INTA IR7 IR6 IR5 IR4 IR3 IR2 IR1 IR0 INT SP EN CAS2
中断系统的功能
中断源的识别 中断处理程序入口地址的获取 中断优先级的确定 中断的结束方式
8.2 8086的中断功能
8086的中断分类 中断类型号 中断向量和中断向量表 8086的中断响应和中断返回
8086中断的分类
中断的种类
外部硬中断
外部硬中断：是由于微处理器外部事件的发生而产生中断请 求信号，中断请求信号再通过微处理器芯片上中断请求信号 引脚送到微处理器而出现的中断。 可屏蔽中断：是受IF位控制的中断：如果IF位为1，微处理 器将能响应可屏蔽中断的中断请求，称为开中断状态；如果 IF位为0，就关闭了微处理器响应可屏蔽中断的功能，称为 关中断状态。可屏蔽中断的中断请求信号在微处理器的INTR 端加入。 不可屏蔽中断（NMI）：不受IF位的影响，用来处理对整个 系统来说致命的异常情况，个人用户通常不介入NMI的使用。 不可屏蔽中断的中断请求信号在微处理器的NMI端加入。
SP/EN IR7 GND
…
INT CAS0 CAS1 CAS2 IR0
CS A0
INTA
INT
CAS0 8259A CAS1 主片 CAS2 SP/ENIR7 IR6 … IR3
IR0
Vcc
从片A标志码：011，从片B标志码：110
(2) SP / EN引脚