第七章 中断

第七章中断一、教学内容1 中断与异常中断2 向量中断系统3 可编程中断控制器8259A芯片4 中断向量表的建立方法5 CPU中断处理顺序二、要求掌握和理解中断、多任务的原理、概念及用途和中断应用的具体实现。

三、重点掌握中断控制器8259A的工作原理及其与CPU的接口技术和编程实现。

四、难点在于对中断体系结构和多任务系统的工作原理、概念的理解和具体应用编程与实现。

五、本章分为3讲，每讲2学时。

第一讲1．中断与异常中断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：➢除法出错中断，溢出中断，INT n,…➢NMI➢INTR➢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0～255，一部分由系统占用，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）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。

第二讲可编程中断控制器8259A1．8259A的内部结构及管脚分配1）内部结构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(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是输入信号； SP端为“0”➢从8259A的INT输出接到主的中断输入端IR上⑥控制电路根据IRR的置位情况和优先权判别器PR的判定结果，向8259A内部其它部件发出控制信号，并向CPU发出中断请求INT和接收来自CPU的中断响应INTA。

⑦读/写控制逻辑A0 :8259A占两个I/O端口地址，用A0来选:端口地址的其它高位由片选信号端输入。

:读信号 :写信号⑧数据总线缓冲器双向8位三态缓冲器，构成8259A与CPU之间的数据接口。

2）8259A的管脚分配➢与外部设备连接的中断请求输入管脚IR0-IR7；➢与CPU连接的数据通路和控制信号：D0-D7,WR，RD,INTA,INT；➢用于8259A级联的管脚CAS0-CAS2,SP/EN；➢端口地址选择信号CS,A0。

2．8259A的中断管理方式1）中断优先权管理①完全嵌套方式固定优先权:IR0>IR1>…>IR7。

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。

2）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3．8259A的编程1）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,边缘触发方式。

② ICW2：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。

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。

③ ICW3只有在8259A有级联的情况下使用，主片和从片的ICW3格式不同，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。

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: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。

2）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例1：在某个8086最小方式系统中接有一片8259A，有一外设中断请求从IR7引入，8259A的端口地址及外设申请中断的中断类型号由图给出，试写出8259A的初始化程序。

端口地址分析：中断类型号分析：初始化程序：INTRRUP SEGMENT AT 0ORG 0C7H*4DD INTC7INTRRUP ENDSINTC7 …………MAIN SEGMENT……CLI；关中断MOV AL，13H ;ICW1OUT 84H，ALMOV AL，0C7H ;ICW2OUT 86H，ALMOV AL，01 ;ICW4OUT 86H，ALSTI ；开中断MAIN ENDS例 2： 8259A的级联使用。

某系统有两片8259A，➢从片8259A接主片的IR4，主片的IR2和IR5有外部中断引入，从片IR0和IR3上也分别有外设中断引入。

➢主片中断类型号分别为62H，65H，中断服务程序在同一段中，段地址为2000H，两个中断服务的偏移地址为2500H和2600H。

➢从片中断类型号分别为40H，43H，中断服务程序也在同一段中，段地址为4000H，偏移地址为2640H和4620H,试分别写出主8259A和从8259A的初始化程序。

主片8259A，设定如下要求：(1) 主8259A有级联，从IR4引入；(2) 中断请求信号以边沿触发；(3) 中断类型号为60H～ 67H；(4) 采用特殊完全嵌套方式；(5) 采用非自动结束EOI，非缓冲方式，SP=1；(6) 采用一般EOI结束方式；(7) 屏蔽IR2,IR4和IR5以外的中断源。

主片8259A的初始化程序如下：……MOV AL，11H ；ICW1,A0=0MOV DX，MPORT0OUT DX，ALMOV AL，62H ；ICW2,A0=1MOV DX，MPORT1OUT DX，ALMOV AL，10H ；ICW3,A0=1OUT DX，ALMOV AL，11H ；ICW4,A0=1OUT DX，ALMOV AL，0CBH ；OCW1,A0=1OUT DX，ALMOV AL，20H ；OCW2,A0=0MOV DX，MPORT0OUT DX，AL从片8259A的要求为：(1) 从片8259A接在主片IR4上；(2) 中断请求信号为边沿触发；(3) 中断类型号分别为40H～ 47H；(4) 采用特殊完全嵌套方式；(5) 采用非自动结束EOI，非缓冲方式，SP=0；(6) 采用一般EOI结束；(7) 屏蔽掉IR0和IR3以外的中断源。

从片8259A的初始化程序为：……MOV AL，11H ；ICW1,A0=0 MOV DX，SPORT0OUT DX，ALMOV AL，40H ；ICW2,A0=1 MOV DX，SPORT1OUT DX，ALMOV AL，04 ；ICW3,A0=1 OUT DX，ALMOV AL，11H ；ICW4,A0=1 OUT DX，ALMOV AL，0F6H ；OCW1,A0=1OUT DX，ALMOV AL，20H ；OCW2,A0=0 MOV DX，SPORT0OUT DX，AL将中断服务程序地址置入中断地址入口表中：SEGMENT AT 0ORG 40H*4SINTR0 DW 2640H ；从片IR0中断服务地址DW 4000HORG 43H*4SINTR3 DW 4620H ；从片IR3中断服务地址DW 4000HORG 62H*4MINTR2 DW 2500H ；主片IR2中断服务地址DW 2000HORG 65H*4 ；主片IR5中断服务地址MINTR5 DW 2600HDW 2000H例3：系统正在处理由8259A的IR3引入的中断，而临时有一个低优先级别的中断要紧急处理，一般情况下是不允许的，但8259A利用设置操作命令字(OCW3)可以做到这点，对8259A设置特殊屏蔽方式(SMM位)使运行的中断暂时停止，一直维持到SMM复位。

IR3服务程序……CLI ；关中断MOV AL，08H ；屏蔽IR3，OCW1MOV DX，PORT1OUT DX，ALMOV AL，68H ；OCW3,SMM位置“1”MOV DX，PORT0OUT DX，ALSTI ；开中断……. ；低优先级中断处理CLI ；关中断MOV AL，48H ；OCW3,SMM复位MOV DX，PORT0OUT DX，ALMOV AL，00H ；OCW1，开放IR3MOV DX，PORT1OUT DX，ALSTI ；开中断第三讲中断向量表的建立方法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。