第7章 中断系统和中断控制器8259A

7.2.2.1 内部中断
内部中断是通过软件指令或软件陷阱而调用的非屏蔽中 断（指不受IF状态影响），这是由程序运行的状态和指 令代码执行后自动启动而不是由外界中断请求来调用的。 内部中断按其性质又可分为软件陷阱和软件中断: 软件陷阱——在某些指令执行期间FR的标志位满足设定 的条件或CPU的状态符合某种情况从而触发CPU内部逻辑去启 动所需要的中断服务子程序，如除法出错中断和单步中断。 软件中断——通过指令来调用中断服务子程序。
(IP) ← ((SP＋1)，(SP)) ， (SP)←(SP)＋2
(CS)← ((SP＋1)，(SP)) ， (SP)←(SP)＋2 (FR)← ((SP＋1)，(SP)) ， (SP)←(SP)＋2
指令执行后 (SP)=(SP)＋6
7.2.2 8086/8088的中断分类


8086/8088的中断系统采用向量中断方法，能够处理256 个中断，用中断向量号0～255区别。 中断系统有如下分类： 可屏蔽中断： 从CPU的INTR 引脚输入，受 中断允许标志 IF状态影响； 非屏蔽中断: 从CPU的NMI引 脚输入。
7.1.2
中断处理过程
中断请求→中断排队 →中断响应→中断服务→中断返回
（1）中断请求 ——中断源向CPU发出的请求中断服务的信号。 必须满足条件： ●中断源已准备好； ●系统允许该中断源发出中断信号。 设置中断屏蔽触发器加以控制 中断屏蔽触发器=1，允许向CPU申请中断。 中断屏蔽触发器=0，禁止向CPU申请中断。 中断请求信号是随机发生的，因此，CPU一般隔一定时 间检测一次中断请求信号确定是否有中断请求。
3.断点中断——中断类型码n＝ 3
断点中断也是提供给用户的一种程序调试手段。在相应的程序语句后 设置断点，就可以使程序运行一段后进入断点中断，检查程序是否达到要 求。实现分段落调试程序。
4. 溢出中断——中断类型码 n＝4
溢出中断是通过INTO中断指令实现的，该指令跟在有符号数的算 术运算指令以后在执行溢出中断指令INTO时，若溢出标志OF为1，则产 生一个向量号为4的内部中断。并转入溢出中断处理。 例：MOV BL，126 MOV AL，5 ADD AL，BL →执行到此指令后，将OF置1 INTO →执行到此产生中断
7.2 8086/8088的中断系统
8086/8088具有功能很强的中断系统，能够处理256个中断源。
7.2.1
8086/8088的中断指令
单字节，n固定为3
SS：SP-2 SS：SP-2 SS：SP-2 SS：SP
--ZZ ZZ YY YY X X X X ？-…
IPL IPH CSL CSH RFL RFH
地址 00114H 00115H 00116H 00117H 00118H 存储单元内容 20H 10H 00H 34H
即该中断服务程序的入口地址为35020H。
2、中断向量表的设置
中断向量表的设置——将中断源的中断向量存入中断向 量表对应的位置。 方法一 ——用系统功能调用设置。
实现：（1）功能号：25H （2）调用参数： DS ← 中断向量的段基址 DX ← 中断向量的偏移地址 AL ← 中断类型码N 例：某中断源的中断类型码为70H，其中断服务程序入口地址为IRQ0。 该中断源的中断向量表设置程序： PUSH DS MOV AX, SEG IRQ0 MOV DS, AX ；段基址送入DS MOV DX, OFFSET IRQ0 ；偏移地址送入DX MOV AX, 2570H ；类型码送AL，功能号送AH INT 21H ；系统功能调用 POP DS
中断请求不受中断允许标志IF状态的影响，在当前指令执 行完后，CPU就响应。 非屏蔽中断用于较重要、紧急的中断请求。
2、可屏蔽中断
——中断类型码 n 由申请中断的中断源提供。 可屏蔽中断请求由INTR引脚送入。所谓可屏蔽，指该中 断请求须由中断允许标志IF的状态决定其是否被CPU响应。 IF的设置可由指令实现。 STI CLI ；IF＝1，允许中断 ；IF＝0，禁止中断
第7章 中断系统和中断控制器8259A
主要内容
1. 中断的基本概念 2. 8086系统的中断系统 3. 中断控制器8259A及应用
学习要点：
1．掌握8086内部中断的特点；
2．掌握中断的基本概念，掌握对外部中断响应的区别； 3．深刻理解中断类型码、中断矢量和中断向量表的概念，以及如何对 中断服务程序寻址； 4．了解8259A的编程结构，理解8259A工作方式、掌握8259有关命令和 初始化编程及其应用方法。
方法二、用传送指令设置
例：某中断源的中断类型码为72H，其中断服务程序入口地址为IRQ2。 该中断源的中断向量表设置程序：
72H×4＝01C8H CLI PUSH DS MOV AX, 0 MOV DS, AX ；中断向量表段基址为0 MOV [01C8H], OFFSET IRQ0 ；存入偏移地址 MOV [01CAH], SEG IRQ0 ；存入段基址 POP DS
（3）中断系统 ——实现中断功能的控制逻辑与管理软件称为中断系统。 不同的微型计算机的中断系统虽然各不相同，但中断系统 的基本功能是相同的。 中断系统应具备的功能： ◆中断源的识别、响应及返回——完成一次中断过程；
◆中断优先权排队——给中断源按轻重缓急排队；
◆中断嵌套—— 优先权高的中断源能中断优先权低的中断处 理。
外部中断是由于外部提出中断请求引起的程序中断，也 称为硬中断。 利用外部中断，微机系统可以实时响应外部设备的数据 传送请求，能够及时处理外部意外或紧急事件。 外部中断的原因是处理器外部随机产生的，所以是真正 的中断（Interrupt）。 硬中断又分可屏蔽中断与非屏蔽中断。

1.
非屏蔽中断——中断类型码n＝2 非屏蔽中断请求由NMI引脚送入。所谓非屏蔽，指该
1. 除法出错中断——中断类型码n＝ 0
在执行除法指令时，若除数为0或商超过了寄存器所能表达的范围，则产 生一个类型号为0的内部中断，称为除法错中断。

注意点：除法错误中断是由内部电路自动生成的，没有对应的中断指令。
2. 单步中断——中断类型码 n＝1
为了用户调试上机的方便，当TF=1时，则在每执行一条指令后，可 以产生一个类型号为1的中断。 在中断处理程序的控制下，可以给出有关寄存器的内容或状态标志 位的状态，以便了解程序的执行情况。 例如：DEBUG.EXE调试程序的单步命令T 就利用单步中断实现对 程序的单步调试

5.
软件中断——中断类型码 n由用户定义 以软中断指令INT n方式实现中断服务程序，5≤n≤255 。
其中5 ～3FH为系统备用中断，一般不允许用户改作其它用 途，如系统功能调用INT 21H。
40H～FFH为用户可用的中断，用户可自行设计一些中断服 务程序，这与调用子程序相似。
7.2.2.2 外部中断
7.1 中断的基本概念
7.1.1 中断及中断源
（1）中断——由于外设的请求或某事件的发生使CPU暂停
执行现行程序，转去执行处理相应请求或事件的中断服务程 序，处理完毕再返回运行原程序，这样的过程为中断。 （2）中断源——能够引起中断的事件。 中断源： ◆一般的I/O设备。如键盘、打印机等； ◆数据通道中断源。如磁盘、磁带机等； ◆实时时钟 ； ◆故障引起的中断 。如电源掉电； ◆中断指令或软件故障。如系统功能调用、除数为0等。
JNZ BSEV；转B服务程序 ……
2. 硬件排队 1）链式排队电路 如：
INTR1
5V
2）优先权编码电路
INTR2
INTR3
IEI
IEO
IEI
IEO
IEI
IEO
作用： （1）能够送出当前有中断请求的中断源中优先权最高的中 断请求。 （2）当一个中断源的中断请求被CPU响应后，比它低优先 权的中断源被屏蔽。
图 7-1 中断服务程序的结构
7.1.3 中断优先权管理
——将中断源按轻重缓急排队，确定各中断优先权次序。 优先权管理是指判别和确定各中断源的中断优先权次序。
中断优先权判别方法有两种：来自百度文库软件排队和硬件排队
1. 软件排队 ——用软件查询哪个中断源有中断请求，先查询到的 先响应。即：查询次序确定各中断优先权次序，先查询的 优先权最高。
当IF＝1，INTR有效时，CPU将送出中断响应信号 INTA 。 中断源接到该信号，将其中断类型码送给CPU。
7.2.3 中断向量表
1、中断向量表 中断向量即中断服务程序的入口地址（首地址） ，用32 位逻辑地址表示。中断向量表是一个存储区，该存储区存放所 有中断向量。 表内容：所有中断服务程序的入口地址，即256个中断向量。 表长度：一个中断向量4个字节，256个中断向量共256×4＝ 1024字节，即占用1K存储空间。 表位置：在0段内偏移地址为0000～03FFH的范围内，即实际 地址为00000～003FFH。 存放次序：按中断类型码从小到大依次存放。每个中断向量 占用的 4 个单元中，小地址的存放偏移地址，大地址的存放 段地址。
6）中断返回——中断返回指令使得CPU自动地将堆栈中 保存的F 和程序断点处的CS、IP值弹到F、CS、IP中，使CPU 返回主程序断点处继续执行主程序，同时中断返回指令使得 IF自动恢复响应中断前的开中断状态。
中断服务程序框图：
保护有关寄存器内容
开中断 中断处理 关中断
恢复有关寄存器内容
中断返回
1）接口电路
INTR
或 门 中断A 中断B 中断C
D0～D7 IOR A0～A15 译码
三态 缓冲器
锁 存 器
…
…
或 门
80H
2）查询程序
IN AL，80H TEST AL，80H JNZ ASEV；转A服务程序
3）特点：方法简单，硬件 电路省，但中断源多时， 查询速度慢，影响中断响 应速度。
TEST AL，40H
（2）中断排队及中断响应
——系统中有多个中断源，当两个以上中断源同时向 CPU发出中断请求信号，则CPU能先响应重要的、紧急的中断，
即优先权高的中断源。这就是中断排队的工作。
中断响应是指CPU在接到中断请求信号后，确定可以响
应时自动完成的操作：
①发中断响应信号 ，同时内部关中断（IF←0），以禁 止其它可屏蔽中断请求； ② 保护断点——程序断点处的CS、IP内容压栈，以便 中断处理完后能正确地返回主程序； ③ 保护现场—— 保护标志寄存器 F 的内容； ④ 中断识别并形成中断服务程序入口地址——使段地 址→CS ，偏移地址→IP，转入中断服务程序执行。
1. 中断指令
格式： INT n 或 INT； n=0~255，为中断类型码。
功能：SP←SP-2，SS：[SP]←RF IF←0，TF←0 SP←SP-2，SS：[SP]←CS， SP←SP-2，SS：[SP]←IP IP←0：[n*4] CS←0：[n*4+2]
0000：n*4 AA
IPL IPH CSL CSH
（3）中断服务及中断返回
在中断服务程序中，需做以下事情 1）保护现场 ——保护有关寄存器的内容；（如压入堆 栈保护） 2）开中断——（IF←1）为了实现中断的嵌套；
3）中断处理服务 ——对中断源作相应的处理。例如进 行数据传送等。这是服务程序的实质性环节。
4）关中断——为恢复现场做准备；
5）恢复现场；
每一个中断服务程序入口地址与表内的中断向量有一 一对应的关系 向量号为n的中断向量存放首地址＝n×4
例：设某中断源的类型码为13H，该中断源的中断服务程序 的入口地址为FF00H：2200H，试画出中断矢量表。 解：n=13，4n=13H*4=4CH
则中断向量存放首地址（偏移量）为：004CH
例：某一中断源的中断类型码为45H，则该中断源的中断 向量在中断向量表的位置是：45H×4＝00114H 若中断向量表部分单元内容如图示，则该中断源的中 断向量为：3400H:1020H。
BB
0000：n*4
CC
DD
中断指令完成关中断、保护 F 和断点CS:IP，形成 中断服务程序入口地址 DDCC：BBAA的功能。
2.
溢出中断
格式： INTO
单字节指令， （n=4）
指令功能：放在算术运算指令之后，若运算结果有溢出， 则OF=1，产生溢出中断，若运算结果无溢出，则OF=0，不 产生溢出中断。 3. 中断返回指令 格式：IRET 指令的操作：