微机原理精品课件牛勇第六章 中断系统

主程序 中断服务程序 中断请求 断点 继续执行 对外设 进行处理 返回断点
图 6.3 CPU实现中断的过程示意：
6.1.1
中断控制系统的作用
1、分时处理(按规定的时间处理某个过程)
2、故障处理(对系统运行过程中出现的特殊情 况及时给予处理,例如除数为0时) 3、实时处理(对系统有特殊要求的部分需要在 整个运行过程中实时处理 , 了解系统的运行状 态)，此为我们学习的主要内容！！
2）外部硬件中断（续）
（2）可屏蔽中断 出现在INTR线上的中断请求信号。是否响 应INTR的请求，取决于中断允许标志位IF的状 态。只有当中断允许标志位IF为1时，CPU才能 响应INTR的中断请求。 如果IF为0，即使INTR端有中断请求信号CPU 也不会响应。这种情况称为中断屏蔽。
3．中断类型号和中断向量表（重点掌握）
此节内容为要解决的第二个问题：如何处理中断请求 处理一个中断请求的过程，就是如何处理以下一 些基本问题的过程： 1）如何产生中断输入信号（请求中断）。 2）如何识别中断源。 3）如何把控制转给中断服务程序。 4）如何保护和恢复中断的现场。 5）如何识别优先级较高的中断。 6）如何开放和关闭中断。 也就是说如何实现图6-1所示的过程
问题的提出：如何确定中断服务的入口地址？中断号 与中断服务程序对应关系? 8086解决的方法为设置中断类型号与中断向量表： 中断类型号（中断向量）：8086对每种中断都指定一 个中断类型号，共256个，从0～255（00H ～ FFH)， 每一个中断类型号都与一个中断服务程序相对应（如 果有该类型号的中断）。中断服务程序存放在存储区 内，但该中断服务程序的入口地址存在内存储器的中 断向量表内（固定区域），供中断被响应后能正确的 找到该类型号的中断服务程序的入口。
IP CS
图6-10给出了8086中断向量（类型号）与入口地址存 放位置的表。该表的物理地址为00000H～003FFH。
注意中断服务程序入口地址存放的顺序
由于该表中的实际中断服务程序的入口地址要由用户 通过程序写入，所以该存储区必须留做RAM。这就是 为什么在存储器设计时要把最小地址空间设计为RAM 的原因。
中断嵌套 中断服务 关中断
恢复现场
开中断 中断返回
结尾部分
与 程中 序断 示服 例务 程 序 框 图
图 6 7
-
；中断返回
6.3
8086/8088中断系统结构
6.3.1 8086/8088CPU的中断结构体系 1、8086的中断源 8086系统的中断源分为外部中断（中断源来自 CPU外部，即外部设备的中断）和内部中断（来自 CPU内部的中断）两大类。 1）内部中断: (1)除法溢出中断――0号中断 (2)单步中断――1号中断 (3)INT指令中断 (4)溢出中断――4号中断 (5)软件中断
为调试程序设置的中断 (1) 单步中断(中断类型号为1):当TF=1时，每执行 一条指令，CPU会自动产生一个单步中断。单步中断 可一条一条指令地跟踪程序流程，观察各个寄存器及 存储单元内容的变化，帮助分析错误原因。 (2) 断点中断(中断类型号为3):调试程序时可以在一 些关键性的地方设置断点，它相当于把一条INT 3 指 令插入到程序中，CPU每执行到断点处，INT 3 指令 便产生一个中断，使CPU转向相应的中断服务程序。
6.1
中断系统基本概念
什么是中断? 定义:中断就是指当CPU正在执行程序时，外设 (或其它中断源)向CPU发出请求，CPU暂停当前 程序的执行，转向该外设服务(或称中断服务) 程序，当中断服务程序运行结束后，返回原程 序继续执行的过程。
6.1
中断系统基本概念
实现中断服务的两个条件:如何引起中断?如何 处理中断的请求？ 本章节核心就是解决上述的两个问题 中断服务的实现一般需要经历下述过程： 中断请求→中断响应→断点保护→中断源识别 →中断服务→断点恢复→中断返回 中断的作用就是完成或实现上述的过程!
6.2.1
中断请求与中断屏蔽
1 ．中断请求的定义：用某种信号通知 CPU 指明某个外 设正在请求中断，需要 CPU 中断现行程序的执行 ( 系统 能识别出是那个设备或事件要求中断)。 2．中断请求的条件： （1）外设具有提出中断请求功能； （2）CPU允许该外设发中断请求。 3．中断屏蔽：当此触发器在程序控制下，使触发器输 出端置“1”时，允许中断（EI），若触发器输出端置 “ 0”时，则关闭中断（ DI ）。 ( 通过软件可以实现是 否容许中断,既:可以有中断,也可以没有中断)
3 ．单级中断处理和多级中断处理 (中断嵌套 ) ：单级中 断处理不允许其他设备再中断 CPU 的程序；多级中断处 理允许优先级高的中断打断优先级低的中断服务程序。
B请求 A
CPU B处理 CPU A请求
A处理
C请求 CPU
C 处理
CPU
（A）单级中断处理 A的级别更高,可以打断B， A请求 处理完A后才处理B C请求 A处理 CPU B处理 CPU C处理
第六章
中断系统
本章主要知识点： 1、中断的基本概念 2、8086中断管理 3、8086中断向量系统 4、8259可编程中断控制器的功能与使用方法 本章学习的重点： 1、8086中断管理 2、8086中断向量系统 3、8259的控制字 4、8259的工作方式及初始化命令和操作命令的基 本编写方法 本章的特点： 基本概念多
N
检查IRQ2的中断状态是否为“1”
N
IRQ2的服务程序
Y
检查IRQ3的中断状态是否为“1”N YIRQ3 Nhomakorabea服务程序
恢复现场 中断返回
硬件查询法(1) 中断优先权排队电路， 可用硬件编码器和比较 器组成的优先权排队电路
图6-5硬件优先权排队电路
硬件查询法(2) 链式优先权排队电 路也称菊花链,将所 有的中断源排成一 个链。 各中断源在链中的 前后顺序是根据中 断源优先级别的高 低来排列。排在链 前面的优先级最高。 图6-6硬件优先权排队电路
中断指令INT n引起的中断(中断类型号为n) 程序设计时，可以用INT n指令来产生软件中断， 中断指令的操作数n给出了中断类型号，CPU执行INT n指令后，会立即产生一个类型号为n的中断，转入相 应的中断处理程序来完成中断功能。
2）外部硬件中断（外部中断） 外部硬件中断有两种形式
（1） 非屏蔽中断 非屏蔽中断NMI：出现在NMI线上的中断请求为非 屏蔽中断，这种中断不受中断允许标志IF的影响， 它总是被CPU接受的。非屏蔽中断的优先权高于可 屏蔽中断。其中断请求信号是发生在NMI上的电压 跳变（边沿触发）中端类型号为2。
B
CPU B处理
（B）多级中断处理
图6-4 同时中断请求的处理方法
4．中断排队与中断源的识别 （1个以上中断源时） （1）程序查询识别（软件查询法） （2）单线串行顺序链识别（硬件查询法） （3）中断向量法识别（为重点）
中断处 理入口
（ 1 ）程序查询识别中断方法 流程图
IRQ1的服务程序
Y
保护现场 检查IRQ1的中断状态是否为“1”
6.1.2
中断源
此节内容为要解决的第一个问题：如何引起中断
1 ．外部设备请求中断：系统外设所发出的中 断(外部设备提出的实时处理请求)请求。 2 ．故障请求中断：同机器硬件错误有关的中 断系统称谓硬件故障中断。 3 ．程序性中断：与用户程序有关的中断，统 称为程序性中断（如DOS中断等）。
6.2 中断的处理过程（重点掌握内容）
(4) 恢复现场---完成中断服务后，中断返 回前将原来保存的现场信息从堆栈弹出，恢 复CPU内部相关寄存器的内容,这个过程要有 相关的指令来完成。 (5) 开中断与返回 --- 为使 CPU 能再次响应中 断，在中断服务程序的最后执行开中断，同 时紧跟一条返回指令（RET），从堆栈弹出IP、 CS(自动完成)，恢复原程序的执行。
8086/8088的中断源
8086/8088 CPU NMI 非屏蔽中断请求
单步(TF=1)
除法出错 INTO 溢出 INT3 断点 INTn 指令 内部中断
中
断 逻 辑 可屏蔽中断请求 INTR
8259A
外部中断
图6-8 8086/8088的中断源
内部中断的作用:
（1）除法错中断(中断类型号为0):在执行除法指令时， 若发现除数为0，则产生一个类型号为0的内部中断， CPU转去执行除法错中断处理程序。 (2) 溢出中断INTO(中断类型号为4):进行带符号数的 算术运算时，若发生了溢出，则标志位OF=1，若此时 执行INTO指令，会产生溢出中断，结束时不返回，而 把控制权交给操作系统。若OF=0，则INTO不产生中断， CPU继续执行下一条指令。INTO指令通常安排在算术指 令之后，以便在溢出时能及时处理。例如： ADD AX，BX INT 0 ；测试加法的溢出
6.2.2
中断优先级排队
问题的提出: 如果有几个外设同时有中断请求时CPU如何处理?
解决的方法: 1．中断排对：当系统有2个或2个以上的中断时，需按 中断的紧急程度排队，最紧急的排序最高，依此排列， 称中断优先排队。
2 、中断优先级：当 CPU 正在处理一个中断时，能响应 更高级别的中断请求，而暂时停止正在执行的中断服 务，既中断可以嵌套（中断服务程序中还可以有中断， 如图6.1中的中断服务子程序2就为中断嵌套）。
6.2.3 CPU对中断的响应(中断向量识别法) 中断向量识别法的响应的方法
1、CPU中断响应的条件
(1) 中断源发出中断请求信号
(2)设置中断屏蔽触发器，当此触发器为“1” 时，允许外设的中断请求送出至CPU。 (3)CPU处于开中断状态。
(4)CPU在一条现行指令结束之后响应中断。
2、CPU对中断响应的过程（重点掌握内容） (1) 关中断 --- 响应中断后 , 首先发出中断响应 信号,内部自动完成关中断操作(本级中断源)。