第八章 中断和可编程中断控制器8259A
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微型计算机原理与接口技术
第七章 微型计算机中断系统
例：某中断类型号为68H，其中断服务程序存在 A000H:2050H开始的存储单元，处理过程如图所示：
INT 68H MOV AX,0 ① 向量地址 =68H4 =1A0H ② 0:19C 类型 67H 中断向量 1A0 50 20 1A2 00 A0 1A4 类型 69H 中断向量 ⑤ 中断处理程序 A000:2050 STI PUSH DS A000 CS ③ 2050 IP
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第七章 微型计算机中断系统
可屏蔽中断从 8259A 的 8 个输入端引入，一般情况 下，优先级从高到低排列的次序为IR0~IR7。
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第七章 微型计算机中断系统
主程序运行中，IR2、IR4同时提出中断请求。IR2优先级 高，先为IR2服务。在IR2的服务程序中，要用STI指令开 中断，允许更高级中断进入。
专用 中断向量 （5 个）
2 号向量（非屏蔽）
00008H
1 号向量（单步）
00004H
0 号向量（除法错）
00000H
CS IP
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16 位
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第七章 微型计算机中断系统
中断类型号是系统分配给每个中断源的代号。 其中00H～04H为专用中断，05H～3FH为系统保 留中断，用户一般是不能对它们定义的（这里面有一 些为固定的用途，如INT 21H即为MS－DOS的系统 调用），40H～FFH为用户定义的中断。 中断向量指针：中断向量最低字节存放的地址称 为中断向量指针（即这个中断向量存放的地址）。 中断向量指针=中断类型号×4
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第七章 微型计算机中断系统
不可屏蔽中断：由NMI引脚引入，它不受中断允许 标志位IF的影响，是用来处理紧急情况的，如掉电 处理。这种中断一旦发生，系统会立即响应；优先 级最高。 可屏蔽中断：由INTR引脚引入，它受中断允许标志 的影响，也就是说，只有当IF＝1时，可屏蔽中断 才能进入，反之则不允许进入，可屏蔽中断可有多 个，一般是通过优先级排队，从多个中断源中选出 优先级最高的进行处理。
如类型号为41H，则中断向量的存放位置为41H×4＝00104H， 设中断服务子程序的入口地址为4030H：2010H，则在 0000H:0104H～0000H:0107H中就应顺序放入10H、20H、30H、 40H。当系统响应41H号中断时，会自动去查找中断向量表，找 出对应的中断向量装入CS、IP，即转入该中断服务子程序。
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第七章 微型计算机中断系统
（2）软件中断（内部中断）：它与硬件电路无关，用
INT n 指令产生或由某些操作引起。如：溢出中断由
INT 4 （或 INTO）指令引起，断点中断由INT 3 指令 引起，单步中断由标志位 TF 引起，除数为 0 由计算结 果引起。
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第七章 微型计算机中断系统
二、中断向量与中断向量表
中断向量：把各个中断服务子程序的入口地址都称为一 个中断向量；即，中断向量是中断服务子程序的（入口） 地址，占4个字节， 段基址占高2个字节，偏移地址占 低2个字节。 中断向量表：存放中断向量的连续的存储区称为中断向 量表。 P256， 图8.2 将中断向量按一定的顺序排列成一个表，就是所谓 的中断向量表，当CPU响应中断源发出中断请求时，即 可查找该表，找出其中断向量，就可转入相应的中断服 务子程序。
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003FFH 用户可用 中断向量 （224 个） 003FCH
第七章 微型计算机中断系统
255 号向号向量
系统保留 中断向量 （27 个） 0007CH
∶ 5 号向量
00014H 00010H 0000CH
4 号向量(溢出) 3 号向量(断点)
（5）断点中断
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第七章 微型计算机中断系统
3 中断向量表 一、中断响应和返回
CPU响应中断时，首先要把当前CS、IP寄存器的 值（断点）以及标志寄存器Flags的值推入堆栈保护。
然后找到中断服务程序的入口地址，转去执行相 应的中断服务程序。 中断服务程序结束时，执行中断返回指令IRET 返回正常程序继续执行(原入栈的Flags、IP、CS出栈)。 如何寻找中断服务程序的入口地址，是中断处理 过程中的一个重要环节。
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第七章 微型计算机中断系统
2.中断源和中断分类
（4）软件中断指令INT n
中断类型号 n=0~255 。它可以安排在程序的任何位 置上。 程序运行到断点时便产生中断，像单步中断一样， 查看各寄存器和有关存储单元的内容。 断点可设在程序任何地方并可以设多个断点，设置 的方法是插入一条INT 3指令。利用断点中断可以调 试一段程序，比单步中断的调试速度快得多。
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第七章 微型计算机中断系统
图8.1 IBM PC机中8086的中断分类和中断源
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第七章 微型计算机中断系统
1）外部中断
不可屏蔽中断NMI，处理较紧急的情况，如存储器或I/O 校验错、掉电、协处理器异常中断请求等，不受中断标 志IF的影响。 可屏蔽中断由 8259A 的 IR0~IR7 引脚输入， INT 引脚输出 ，连到 CPU 的 INTR 上。只有当 CPU 的 Flags 的 IF=1 时， 才允许响应此类中断请求。 8259A 的输入引脚 IR0~IR7 可引入 8 级中断：时钟、键盘 、串行通信口 COM1 和 COM2 、硬盘、软盘、打印机。 经芯片内部判别后，将优先级高的中断请求信号送到INT 引脚。
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第七章 微型计算机中断系统
2.中断源和中断分类 （3）溢出中断
溢出标志=1，则可由溢出中断指令INTO产生中断类 型号为4的溢出中断。若OF=0，不会产生中断。 带符号数加、减指令后应安排一条 INTO指令，一旦 溢出就能及时向 CPU 提出中断请求， CPU 响应中断 后可进行相应的处理。
中断是一种信号，它告诉CPU已发生了某种需要 特别注意的事件，需要去处理或为其服务。
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第七章 微型计算机中断系统
中断方式的原理示意图：
中断功能:
使CPU和外设在部分时间内并行工作，大大提高CPU的利用 率; 在实时控制系统中，现场数据可及时接收处理，避免丢失; 故障的处理，如电源掉电、奇偶校验错、运算中溢出错等; 利用中断指令，直接调用大量系统已编写好的中断服务程序 ，实现对硬件的控制。
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第七章 微型计算机中断系统
中断类型号：8086/8088为每个中断源分配了一 个中断类型号（中断号），其取值范围为0～255 （0～0FFH），即可处理256种中断。其中包括专用 中断，系统占用的中断以及开放给用户使用的中断。 8086系统允许256类中断，每个中断的中断向量 为4个字节，因此8086系统中断向量表的大小为1K， 所在存储器的地址为：00000H~003FFH。CPU只要 知道了中断类型号，就可以查找相对应的中断向量了。 每个中断服务子程序的入口地址与中断向量表内 的内容（中断向量）是一一对应，每个中断向量的序 号就是中断类型号。
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第七章 微型计算机中断系统
第八章
中断和可编程中断控制器8259A
8.1 8.2 8.3 中断 8259A的工作原理 8259A的应用举例
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第七章 微型计算机中断系统
8.1 中断
8.1.1 中断的概念和分类 1. 中断的定义和功能 中断是指CPU在正常运行程序时，由于内部/外部 事件，引起CPU中断正在执行的程序，而转到相应的 中断服务程序中去执行，服务完毕后，再返回继续执 行被暂时中断的程序。即：CPU在执行当前程序的过 程中，插入了另外一段程序的运行。
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第七章 微型计算机中断系统
如何实现中断嵌套？
机器进入中断服务程序后，硬件会自动关中断。 只有用STI指令将中断打开后，才允许高级中断进 入，实现中断嵌套。 中断服程序结束前，必须用EOI命令结束该级中断 ，并用 IRET 指令返回到中断前的断点处去继续执 行原程序。
④
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IRET
…
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第七章 微型计算机中断系统
4.中断优先级和中断嵌套
1）中断优先级
―
按中断源的重要性和实时性，排出响应中断的次序，这 种次序称为中断优先级。 在8086中，中断优先级从高到低的次序为：
除法错、INT n、INTO NMI INTR 单步中断 ；最高级，同一行的 ；有同等优先级 ；次高级 ；较低级（由8259A引入） ；最低级
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第七章 微型计算机中断系统
2. 中断源和中断分类 定义：引起中断的原因或能发出中断请求的来源。 中断的分类： 从产生中断的方法来分，8086可管理的256种中断 可分为两类：硬件（外部）中断和软件（内部）中断。 （1）硬件中断：即通过外部的硬件产生的中断，如 打印机、键盘等，有时也称为外部中断。硬件中断又 可分为两类：可屏蔽中断和不可屏蔽中断。
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第七章 微型计算机中断系统
2. 8086的中断响应与处理
1）中断查询
CPU在执行完每条指令后，会顺序检查是否有软中断、 NMI、INTR和单步中断，如有，则进入中断响应周期。 根据不同的中断源形成不同的中断类型码 n ，再在中断 向量表中，根据 n 找到各自的中断服务程序的入口地址 ，转入相应的中断处理程序。 例如n=2，则形成中断类型码2，再在中断向量表中找到 n4=24=8 开始的连续 4个字节单元，从中取出 CS： IP ，转去执行可屏蔽中断。
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IR2服务时, IR1提出请求, IR2被挂起,为IR1服务。IR1结 束前用EOI指令清除IR1的服务寄存器 ,结束IR1中断, 并 用IRET指令返回IR2服务程序, 继续运行。 运行至EOI命令时结束IR2的服务,响应IR4的中断。
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第七章 微型计算机中断系统
2.中断源和中断分类
2）内部中断 （1）除法错中断 执行除法运算指令时，如除数为0或商超过了结果寄 存器能容纳的范围，则产生除法错中断（INT 0）。 （2）单步中断 单步标志TF置1，指令执行完后，产生单步中断。结 果是将 CPU 的内部寄存器和有关存储器的内容显示 出来，便于跟踪程序的执行过程，实现动态排错。 （INT 1）
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第七章 微型计算机中断系统
IR4结束后，由 IRET指令返回 IR2服务程序，最后从 IR2 返回主程序。
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8.1.2 中断的响应与处理过程
1.中断响应过程
如图，可屏蔽中断的响应和处理流 程。 每条指令执行完， CPU 都要查 NMI 和INTR脚上是否有中断请求，若无 ，继续取下一条指令执行。如有则 响应中断，硬件自动使 IF=0并保护 断点（即将下条要执行指令的 CS 和IP推入堆栈）； 然后寻找中断服务程序的入口地址 ，找到后就转入相应的中断服务程 序。 恢复现场，开中断，返回断点。
― ― ―
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第七章 微型计算机中断系统
2）中断嵌套
CPU响应中断时，一般先响应优先级高的，后响 应优先级低的中断请求。 如CPU正在执行中断服务程序时，有优先级较高 的中断源提出请求，则将正在处理的中断暂时挂 起，先为高级中断服务，服务完后再返回较低级 中断，称为中断嵌套。
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第七章 微型计算机中断系统
例：某中断类型号为68H，其中断服务程序存在 A000H:2050H开始的存储单元，处理过程如图所示：
INT 68H MOV AX,0 ① 向量地址 =68H4 =1A0H ② 0:19C 类型 67H 中断向量 1A0 50 20 1A2 00 A0 1A4 类型 69H 中断向量 ⑤ 中断处理程序 A000:2050 STI PUSH DS A000 CS ③ 2050 IP
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可屏蔽中断从 8259A 的 8 个输入端引入，一般情况 下，优先级从高到低排列的次序为IR0~IR7。
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主程序运行中，IR2、IR4同时提出中断请求。IR2优先级 高，先为IR2服务。在IR2的服务程序中，要用STI指令开 中断，允许更高级中断进入。
专用 中断向量 （5 个）
2 号向量（非屏蔽）
00008H
1 号向量（单步）
00004H
0 号向量（除法错）
00000H
CS IP
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中断类型号是系统分配给每个中断源的代号。 其中00H～04H为专用中断，05H～3FH为系统保 留中断，用户一般是不能对它们定义的（这里面有一 些为固定的用途，如INT 21H即为MS－DOS的系统 调用），40H～FFH为用户定义的中断。 中断向量指针：中断向量最低字节存放的地址称 为中断向量指针（即这个中断向量存放的地址）。 中断向量指针=中断类型号×4
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不可屏蔽中断：由NMI引脚引入，它不受中断允许 标志位IF的影响，是用来处理紧急情况的，如掉电 处理。这种中断一旦发生，系统会立即响应；优先 级最高。 可屏蔽中断：由INTR引脚引入，它受中断允许标志 的影响，也就是说，只有当IF＝1时，可屏蔽中断 才能进入，反之则不允许进入，可屏蔽中断可有多 个，一般是通过优先级排队，从多个中断源中选出 优先级最高的进行处理。
如类型号为41H，则中断向量的存放位置为41H×4＝00104H， 设中断服务子程序的入口地址为4030H：2010H，则在 0000H:0104H～0000H:0107H中就应顺序放入10H、20H、30H、 40H。当系统响应41H号中断时，会自动去查找中断向量表，找 出对应的中断向量装入CS、IP，即转入该中断服务子程序。
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（2）软件中断（内部中断）：它与硬件电路无关，用
INT n 指令产生或由某些操作引起。如：溢出中断由
INT 4 （或 INTO）指令引起，断点中断由INT 3 指令 引起，单步中断由标志位 TF 引起，除数为 0 由计算结 果引起。
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二、中断向量与中断向量表
中断向量：把各个中断服务子程序的入口地址都称为一 个中断向量；即，中断向量是中断服务子程序的（入口） 地址，占4个字节， 段基址占高2个字节，偏移地址占 低2个字节。 中断向量表：存放中断向量的连续的存储区称为中断向 量表。 P256， 图8.2 将中断向量按一定的顺序排列成一个表，就是所谓 的中断向量表，当CPU响应中断源发出中断请求时，即 可查找该表，找出其中断向量，就可转入相应的中断服 务子程序。
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255 号向号向量
系统保留 中断向量 （27 个） 0007CH
∶ 5 号向量
00014H 00010H 0000CH
4 号向量(溢出) 3 号向量(断点)
（5）断点中断
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3 中断向量表 一、中断响应和返回
CPU响应中断时，首先要把当前CS、IP寄存器的 值（断点）以及标志寄存器Flags的值推入堆栈保护。
然后找到中断服务程序的入口地址，转去执行相 应的中断服务程序。 中断服务程序结束时，执行中断返回指令IRET 返回正常程序继续执行(原入栈的Flags、IP、CS出栈)。 如何寻找中断服务程序的入口地址，是中断处理 过程中的一个重要环节。
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2.中断源和中断分类
（4）软件中断指令INT n
中断类型号 n=0~255 。它可以安排在程序的任何位 置上。 程序运行到断点时便产生中断，像单步中断一样， 查看各寄存器和有关存储单元的内容。 断点可设在程序任何地方并可以设多个断点，设置 的方法是插入一条INT 3指令。利用断点中断可以调 试一段程序，比单步中断的调试速度快得多。
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第七章 微型计算机中断系统
图8.1 IBM PC机中8086的中断分类和中断源
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1）外部中断
不可屏蔽中断NMI，处理较紧急的情况，如存储器或I/O 校验错、掉电、协处理器异常中断请求等，不受中断标 志IF的影响。 可屏蔽中断由 8259A 的 IR0~IR7 引脚输入， INT 引脚输出 ，连到 CPU 的 INTR 上。只有当 CPU 的 Flags 的 IF=1 时， 才允许响应此类中断请求。 8259A 的输入引脚 IR0~IR7 可引入 8 级中断：时钟、键盘 、串行通信口 COM1 和 COM2 、硬盘、软盘、打印机。 经芯片内部判别后，将优先级高的中断请求信号送到INT 引脚。
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2.中断源和中断分类 （3）溢出中断
溢出标志=1，则可由溢出中断指令INTO产生中断类 型号为4的溢出中断。若OF=0，不会产生中断。 带符号数加、减指令后应安排一条 INTO指令，一旦 溢出就能及时向 CPU 提出中断请求， CPU 响应中断 后可进行相应的处理。
中断是一种信号，它告诉CPU已发生了某种需要 特别注意的事件，需要去处理或为其服务。
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第七章 微型计算机中断系统
中断方式的原理示意图：
中断功能:
使CPU和外设在部分时间内并行工作，大大提高CPU的利用 率; 在实时控制系统中，现场数据可及时接收处理，避免丢失; 故障的处理，如电源掉电、奇偶校验错、运算中溢出错等; 利用中断指令，直接调用大量系统已编写好的中断服务程序 ，实现对硬件的控制。
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第七章 微型计算机中断系统
中断类型号：8086/8088为每个中断源分配了一 个中断类型号（中断号），其取值范围为0～255 （0～0FFH），即可处理256种中断。其中包括专用 中断，系统占用的中断以及开放给用户使用的中断。 8086系统允许256类中断，每个中断的中断向量 为4个字节，因此8086系统中断向量表的大小为1K， 所在存储器的地址为：00000H~003FFH。CPU只要 知道了中断类型号，就可以查找相对应的中断向量了。 每个中断服务子程序的入口地址与中断向量表内 的内容（中断向量）是一一对应，每个中断向量的序 号就是中断类型号。
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第八章
中断和可编程中断控制器8259A
8.1 8.2 8.3 中断 8259A的工作原理 8259A的应用举例
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8.1 中断
8.1.1 中断的概念和分类 1. 中断的定义和功能 中断是指CPU在正常运行程序时，由于内部/外部 事件，引起CPU中断正在执行的程序，而转到相应的 中断服务程序中去执行，服务完毕后，再返回继续执 行被暂时中断的程序。即：CPU在执行当前程序的过 程中，插入了另外一段程序的运行。
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如何实现中断嵌套？
机器进入中断服务程序后，硬件会自动关中断。 只有用STI指令将中断打开后，才允许高级中断进 入，实现中断嵌套。 中断服程序结束前，必须用EOI命令结束该级中断 ，并用 IRET 指令返回到中断前的断点处去继续执 行原程序。
④
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IRET
…
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4.中断优先级和中断嵌套
1）中断优先级
―
按中断源的重要性和实时性，排出响应中断的次序，这 种次序称为中断优先级。 在8086中，中断优先级从高到低的次序为：
除法错、INT n、INTO NMI INTR 单步中断 ；最高级，同一行的 ；有同等优先级 ；次高级 ；较低级（由8259A引入） ；最低级
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第七章 微型计算机中断系统
2. 中断源和中断分类 定义：引起中断的原因或能发出中断请求的来源。 中断的分类： 从产生中断的方法来分，8086可管理的256种中断 可分为两类：硬件（外部）中断和软件（内部）中断。 （1）硬件中断：即通过外部的硬件产生的中断，如 打印机、键盘等，有时也称为外部中断。硬件中断又 可分为两类：可屏蔽中断和不可屏蔽中断。
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2. 8086的中断响应与处理
1）中断查询
CPU在执行完每条指令后，会顺序检查是否有软中断、 NMI、INTR和单步中断，如有，则进入中断响应周期。 根据不同的中断源形成不同的中断类型码 n ，再在中断 向量表中，根据 n 找到各自的中断服务程序的入口地址 ，转入相应的中断处理程序。 例如n=2，则形成中断类型码2，再在中断向量表中找到 n4=24=8 开始的连续 4个字节单元，从中取出 CS： IP ，转去执行可屏蔽中断。
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IR2服务时, IR1提出请求, IR2被挂起,为IR1服务。IR1结 束前用EOI指令清除IR1的服务寄存器 ,结束IR1中断, 并 用IRET指令返回IR2服务程序, 继续运行。 运行至EOI命令时结束IR2的服务,响应IR4的中断。
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2.中断源和中断分类
2）内部中断 （1）除法错中断 执行除法运算指令时，如除数为0或商超过了结果寄 存器能容纳的范围，则产生除法错中断（INT 0）。 （2）单步中断 单步标志TF置1，指令执行完后，产生单步中断。结 果是将 CPU 的内部寄存器和有关存储器的内容显示 出来，便于跟踪程序的执行过程，实现动态排错。 （INT 1）
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IR4结束后，由 IRET指令返回 IR2服务程序，最后从 IR2 返回主程序。
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8.1.2 中断的响应与处理过程
1.中断响应过程
如图，可屏蔽中断的响应和处理流 程。 每条指令执行完， CPU 都要查 NMI 和INTR脚上是否有中断请求，若无 ，继续取下一条指令执行。如有则 响应中断，硬件自动使 IF=0并保护 断点（即将下条要执行指令的 CS 和IP推入堆栈）； 然后寻找中断服务程序的入口地址 ，找到后就转入相应的中断服务程 序。 恢复现场，开中断，返回断点。
― ― ―
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2）中断嵌套
CPU响应中断时，一般先响应优先级高的，后响 应优先级低的中断请求。 如CPU正在执行中断服务程序时，有优先级较高 的中断源提出请求，则将正在处理的中断暂时挂 起，先为高级中断服务，服务完后再返回较低级 中断，称为中断嵌套。