第九章 微型计算机中断系统
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微机原理 第9章 微型计算机中断技术
9.2.3 8086的中断响应过程
2、可屏蔽中断响应 当CPU检测到外设有中断请求(即INTR为高电 平)时，CPU又处于允许中断状态（IF=1），则 CPU就进入中断响应周期。在中断响应周期中， CPU自动完成如下操作： 1）处理器接到中断申请，处理完当前指令即进入中 断响应周期； 2）第二阶段即中断响应周期，在此期间CPU向外部 中断控制器发送两个响应脉冲信号/INTA。第一 个响应脉冲通知中断控制器，已经响应外部中断 请求，让中断控制器提供中断类型号。第二个响 应脉冲，CPU取走中断类型号。
9.1.3 中断工作过程
中断处理：中断处理也叫中断服务，是由中断服 务程序完成的。中断服务程序一般应由以下几部 分按顺序组成： （1）保护现场 （2）CPU开放中断 （3）中断服务程序 （4）CPU关中断 （5）恢复现场 中断返回：IRET指令自动返回到断点地址，继续 执行被中断的程序。
9.2 8086的中断结构
中断向量为4030H：2010H
9.2.3 8086的中断响应过程
一、内部中断响应过程 1、将类型号乘4，计算中断向量指针； 2、CPU的标志寄存器压栈，以保护各个标志位； 3、清除IF和TF标志，屏蔽可屏蔽中断和单步中断； 4、保存断点，即把断点处的IP和CS值压入堆栈，先 压入CS值，再压入IP值； 5、根据第一步计算出来的中断向量指针从中断向量 表中取出中断服务程序的入口地址（段地址和偏 移地址）即中断向量，分别送至CS和IP中； 6、转入中断服务程序执行。
9.1.2 中断系统的功能
二、能实现优化级排队 设计者事先根据轻重缓急，给每个中断 源确定不同的级别，也就是在实际的计算 机系统中，为不同的中断源设定不同的优 先级。 优先级管理可以使系统具备有序的事件 处理能力。
第9章 微机中断系统(施庆平)A
第9章微机中断系统中断系统是冯〃诺依曼结构计算机的一项重要技术，尤其为解决当前高速运算CPU与低速外部设备信息交换之间的矛盾提供了手段。
它也是提高计算机工作效率的一种重要手段。
对于那些信号变化是随机的、而且要求快速响应和处理的、实时要求高的应用场合，中断更是一种不可缺少的功能。
8086/8088系列有功能很强的中断系统，它可通过8259A 可编程中断控制器来实现。
本章首先介绍了中断系统的基本概念：中断、中断系统、中断向量、中断向量表、中断处理过程、中断优先权与中断嵌套，然后对8086CPU的中断系统进行了介绍，最后对8259A 可编程中断控制器的原理及其应用作了重点讨论。
9.1 中断系统的基本概念9.1.1 中断与中断系统功能1.中断基本概念“中断”是一种信号，它告诉微处理机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。
中断是这样一个过程：当CPU内部或外部出现某种事件（中断源）需要处理时，中止正在执行的程序（断点），转去执行请求中断的那个事件的处理程序（中断服务程序），执行完后，再返回被暂时中止执行的程序（中断返回），从断点处继续执行。
2. 中断系统及其作用、功能中断系统是实现中断功能的软、硬件的集合。
整个中断过程由计算机的中断系统配合用户设计的中断服务程序来实现。
中断系统在微机中可以有以下作用：（1）实现并行处理；（2）实现实时处理；（3）实现故障处理。
微机的中断系统应具有以下功能：（1）中断响应：当中断源有中断请求时，CPU能决定是否响应该请求。
（2）断点保护和中断处理:在中断响应后，CPU能保护断点，并转去执行相应的中断服务程序。
（3）中断优先权排队：当有两个或两个以上中断源同时申请中断时，应能给出处理的优先顺序，保证先执行优先级高的中断。
（4）中断嵌套：在中断处理过程中，发生新的中断请求，CPU应能识别中断源的优先级别，在高级的中断源申请中断时，能中止低级中断源的服务程序，而转去响应和处理优187第9章微机中断系统先级较高的中断请求，处理结束后再返回较低级的中断服务程序，这一过程称中断嵌套或多重中断。
微型计算机的中断系统(2)
▪ 中断向量：把各个中断服务子程序的入口都称为一个中断向量；
▪ 中断向量表：将这些中断向量按一定的规律排列成一个表，就是所谓的中断向 量表，当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。
▪ 向量表地址：中断向量在中断向量表中的位置。
8086中断系统中的中断向量表是位于0段的0～3FFFH的存贮区内，每个中断 向量占四个单元，其中前两个单元存放中断处理子程序的入口地址的偏移量(IP)， 低位在前，高位在后；后两个单元存放中断处理子程序入口地址的段地址(CS)， 也是低位在前，高位在后，整个中断向量的排列是按中断类型号进行的。
控制。当其中某位置”0”时，则相应的中断请求可以向CPU提出；否则，相应 的中断请求被屏蔽，即不允许向CPU提出中断请求。该寄存器的内容为8259A的 操作命令字OCW1，可以由程序设置或改变。 ▪ 中断服务寄存器ISR： 8位，当CPU正在处理某个中断源的中断请求时，ISR寄存 器中的相应位置1。 ▪ 优先级比较器PR：用以比较正在处理的中断和刚刚进入的中断请求之间的优先 级别，以决定是否产生多重中断或中断嵌套。
最高
非屏蔽中断NMI
可屏蔽中断INTR
单步中断
最低
中断类型码或者包含在指令中，或者预先规定； 所有内部中断和NMI中断都不执行INTA总线周期； 除单步中断外，任何内部中断都无法禁止且都比外部中断优先级高；
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第七章：微型计算机的中断系统——8086的中断系统
中断向量和中断向量表
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第七章：微型计算机的中断系统——8086的中断系统
中断分类及中断类型码
8086/8088系统最多可处理256级不同类型的中断。
▪ 中断向量表：将这些中断向量按一定的规律排列成一个表，就是所谓的中断向 量表，当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。
▪ 向量表地址：中断向量在中断向量表中的位置。
8086中断系统中的中断向量表是位于0段的0～3FFFH的存贮区内，每个中断 向量占四个单元，其中前两个单元存放中断处理子程序的入口地址的偏移量(IP)， 低位在前，高位在后；后两个单元存放中断处理子程序入口地址的段地址(CS)， 也是低位在前，高位在后，整个中断向量的排列是按中断类型号进行的。
控制。当其中某位置”0”时，则相应的中断请求可以向CPU提出；否则，相应 的中断请求被屏蔽，即不允许向CPU提出中断请求。该寄存器的内容为8259A的 操作命令字OCW1，可以由程序设置或改变。 ▪ 中断服务寄存器ISR： 8位，当CPU正在处理某个中断源的中断请求时，ISR寄存 器中的相应位置1。 ▪ 优先级比较器PR：用以比较正在处理的中断和刚刚进入的中断请求之间的优先 级别，以决定是否产生多重中断或中断嵌套。
最高
非屏蔽中断NMI
可屏蔽中断INTR
单步中断
最低
中断类型码或者包含在指令中，或者预先规定； 所有内部中断和NMI中断都不执行INTA总线周期； 除单步中断外，任何内部中断都无法禁止且都比外部中断优先级高；
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第七章：微型计算机的中断系统——8086的中断系统
中断向量和中断向量表
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第七章：微型计算机的中断系统——8086的中断系统
中断分类及中断类型码
8086/8088系统最多可处理256级不同类型的中断。
第七章,微型计算机的中断系统
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第七章：微型计算机的中断系统——中断控制器8059A 8259A的内部结构和工作原理
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第七章：微型计算机的中断系统——中断控制器8059A 8259A的内部结构和工作原理
数据总线缓冲器：它是8259A与系统数据总线的接口，是8位双向三态缓冲器。 CPU与8259A之间的控制命令信息、状态信息以及中断类型信息，都是通过该 缓冲器传送的。 读/写控制逻辑：CPU通过它实现对8259A的读/写操作。 级连缓冲器：用以实现8259A芯片之间的级连，使得中断源可以由8级扩展至 64级。 控制逻辑电路：对整个芯片内部各部件的工作进行协调和控制。 中断请求寄存器IRR：8位，用以分别保存8个中断请求信号，当相应的中断请 求输入引脚有中断请求时，该寄存器的相应位置1。 中断屏蔽寄存器IMR：8位，相应位用以对8个中断源的中断请求信号进行屏蔽 控制。当其中某位置”0”时，则相应的中断请求可以向CPU提出；否则，相应 的中断请求被屏蔽，即不允许向CPU提出中断请求。该寄存器的内容为8259A 的操作命令字OCW1，可以由程序设置或改变。 中断服务寄存器ISR： 8位，当CPU正在处理某个中断源的中断请求时，ISR寄 存器中的相应位置1。 优先级比较器PR：用以比较正在处理的中断和刚刚进入的中断请求之间的优先 级别，以决定是否产生多重中断或中断嵌套。
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第七章：微型计算机的中断系统——中断控制器8059A 8259A的编程——8259A的控制字
8259A的命令字有两种。一种是初始化命令字(ICW)，在8259A启动之前写 入，使其处于预定的初始状态。另一种是操作命令字(OCW)，使处于初始状态 的8259去执行具体的某种操作方式。操作命令字可在8259初始化后的任何时 刻写入。
IR7 IR6
微机原理与接口技术9章8253
定时器/计数器
• 主要内容
– 定时与计数 – 可编程定时器/计数器接口芯片8253
定时与计数
• 定时技术在微机系统中必不可少
– 微机的工作在标准时钟控制下完成 – 为外设提供实时时钟 – 向外设定时发出控制信号
• 定时中断、定时检测、定时扫描、定时显示……
– 对外部事件进行计数
定时与计数
• 定时与计数
可编程定时/计数芯片8253
• 8253的工作方式
– 方式4——软件触发的选通信号发生器
• 波形图
可编程定时/计数芯片8253
• 8253的工作方式
– 方式4——软件触发的选通信号发生器
• 工作特点
– 计数由软件启动，每次写入计数初值只启动一次 计数 – 当计数值为N时，则间隔N＋1个CLK脉冲输出一 个负脉冲（计数一次有效） – 在计数过程中，可由GATE信号控制暂停。当 GATE＝0时，暂停计数；当GATE＝1时，继续计 数 – 在计数过程中写入新的计数初值，则按新的初值 重新开始计数
可编程定时/计数芯片8253
• 8253的工作方式
– 方式5——硬件触发的选通信号发生器
• 波形图
可编程定时/计数芯片8253
• 8253的工作方式
– 方式5——硬件触发的选通信号发生器
• 工作特点
– 计数由GATE上升沿启动，只要GATE端给触 发脉冲，则会装入计数值，并开始计数 – 在这种方式下，若设置的计数值是N，则在 GATE脉冲后，经过（N＋1）个CLK，OUT端 才输出一个负脉冲 – 在计数过程中修改计数初值，不会影响本次计 数，只有GATE端再次触发时，才按新的计数 值计数
微机原理与接口技术
第九章 8253
第8章 微型计算机的中断系统
清0，并立即改变各级中断的优先级别，改变方式与普通
EOI循环方式相同。 注意：使用这种方式要小心，防止重复嵌套产生。
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5、中断源的屏蔽方式 (2种)
（1）普通屏蔽方式 通过操作命令字OCW1将中断屏蔽寄存器IMR中某一
位或某几位置“1”，可将对应位的中断请求屏蔽掉。
例8-8 屏蔽第2、3、5、6位进入的中断请求，假设8259A 的端口地址为20H，21H。 MOV AL，01101100B OUT 21H，AL （2）特殊屏蔽方式 此方式能对本级中断进行屏蔽，而允许优先级比它高 或低的中断进入。通过OCW3进行设置。
（1）普通EOI结束方式 特点： ① 在完全嵌套工作方式下，任何一级中断处理结束返回上 一级程序前，CPU向8259A传送EOI结束命令，8259A收到 EOI结束命令后，自动将ISR寄存器中和当前正在处理的 中断对应的位清“0”。
② EOI结束命令必须放在返回指令IRET前，没有EOI结束命
令，ISR寄存器中对应位仍为“1”，继续屏蔽同级或低 级的中断请求。
主片来说是同级中断请求。当主片处于特殊全嵌套工作
方式时，主片就能允许对相同级别的中断请求开放。 常用特殊EOI结束方式来结束中断的处理过程。
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（3）优先级自动循环方式 特点： ① 在优先级自动循环方式中，优先级别可以改变。 ② 初始优先级次序规定为IR0、IR1、„、IR7，当任何一级
中断被处理完后，它的优先级别变为最低，将最高优先级
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2、优先级的设置方式(4种)
（1）完全嵌套方式 特点： ① 若8259A初始化后没有设置其它优先级的方式，就自动 进入完全嵌套方式。 ② 在这种方式下，中断优先级分配固定级别0~7级，IR0 具有最高优先级，IR7优先级最低。 ③ 可将初始化命令字ICW4中的SFNM＝0，将8259A置成完 全嵌套优先级方式。 ④ 允许打断正在处理的中断，优先处理更高级的中断， 实现中断嵌套，但禁止同级与低级中断请求进入。 ⑤ 可用普通EOI结束方式、自动AEOI结束方式来结束中断 的处理过程。
微机原理与接口-第8章 微型计算机中断系统2
微机原理与接口
3）中断响应（续）
• CPU响应中断时，要做下述三项工作：
– 向中断源发出INTA中断响应信号； – 断点保护，包括CS、IP和PSW（FLAGS）。
这主要是保证中断结束后能返回被中断的程序。 – 获得中断服务程序首地址（入口）。
微机原理与接口
4）中断处理（中断服务）
• 中断服务子程序要做的工作
SP
进入中断服 务程序时
IPL IPH CSL CSH FLAGL FLAGH
中断返回后
SP
IPL IPH CSL CSH FLAGL FLAGH
IP CS FLAG
8.4 可编程中断控制器8259A
• 了解8259A的功能 • 熟悉8259A的工作方式 • 掌握8259A的编程方法 • 学会使用8259A管理计算机系统的中断 一、功能和引脚
– 外部中断
• 非屏蔽中断NMI：类型号2
• 可屏蔽中断INTR：类型号由PIC提供。IF=1时 CPU才能响应。
与中断有关的控制线为：NMI、INTR、INTA#
三、中断的向量表（IVT）
概述
所谓中断向量，实际上就是中断服务程序的入口 地址，每个中断类型对应一个中断向量即地址指针。
中断类型号通过一个地址指针表与中断服务程序 的入口地址相联，该表称为中断向量表。
微机原理与接口
VCC A0 INTA IR7
IR6 IR5 IR4 IR3
IR2 IR1 IR0 INT SP/EN
CAS2
一、功能和引脚
8259A 微机原理与接口
D7~D0：数据总线，双向，三态。用于与CPU之间 传送命令、状态、中断类型码。
RD ：读信号，输入。用来通知8259把某个内部寄
微型计算机基本原理与应用课件第9章中断及中断控制器
︽︾
0000:0014H
CS
0000:0013H 溢出中断
IP
0000:0010H
CS
0000:000FH 断点中断
IP
0000:000CH
CS
0000:000BH 非屏蔽中断
IP
0000:0008H
CS
0000:0007H 单步中断
IP
0000:0004H
CS
0000:0003H
除数为0中断
IP
0000:0000H
标志IF为1，那么CPU就会在执行完当前指令后响应这 一中断请求。
下面以8086系统为例，具体介绍一下可屏蔽中断的响 应时序。
图9.9 8086的中断响应总线周期
CLK
第一个总线周期 T1 T2 T3 T4
三个空闲状态 TI TI TI
第二个总线周期 T1 T2 T3 T4
____ INTA
AD7~AD0
如图9.4所示。
图9.4 中断嵌套示意图
STI
STI
.
. . .
. . IRET. .
. IRET.
.
.
中断嵌套的深度（中断服务程序又被中断的层次）受 到堆栈容量的限制。
所以在编写中断服务程序时，必须要考虑有足够的堆 栈单元来保留多次中断的断点信息及有关寄存器的内 容。
9.2 80x86实模式的中断系统
INTR
电 源 故 障
磁 盘
磁 带
纸
CRT 显示
带 输
入
保 留
键打 盘印 输输 入出
▪ 当CPU响应中断请求进入中断处理程序后，必须在中
断处理程序的开始部分安排一段带优先级的查询程序， 查询的先后顺序就体现了不同设备的中断优先级，即 先查的设备具有较高的优先级，后查的设备具有较低 的优先级。
中断系统PPT课件
断响应和中断服务）； 待CPU将事件B处理完毕后，再回到原来事件A被
中断的地方继续处理事件A（中断返回），这一过 程称为中断 。
2024/2/15
1
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
MCS-51单片机的中断系统结构
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在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
TCON
IE
IP
硬件查询
INT0 IT0 1
01
T0 INT1 IT1 1
01
T1
RX TX
EX0 1 EA 1 IE0
ET0 1 TF0
EX1 1 IE1
❖实时响应。CPU能够及时处理应用系统的 随机事件，系统的实时性大大增强；
❖可靠性高。CPU具有处理设备故障及掉电 等突发性事件能力，从而使系统可靠性提高。
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在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
IPH = 0X08; IP = 0X40;
PT1 = 1; PX1 = 1;
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在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
80C51单片机的中断优先级有三条原则：
❖CPU同时接收到几个中断时，首先响应优先级别最 高的中断请求。
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在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
中断的地方继续处理事件A（中断返回），这一过 程称为中断 。
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MCS-51单片机的中断系统结构
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TCON
IE
IP
硬件查询
INT0 IT0 1
01
T0 INT1 IT1 1
01
T1
RX TX
EX0 1 EA 1 IE0
ET0 1 TF0
EX1 1 IE1
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❖CPU同时接收到几个中断时，首先响应优先级别最 高的中断请求。
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7)微型机的中断系统
第七章
微型机的中断系统
§１ 中断的基本概念
一、中断和中断系统 所谓中断是指计算机的CPU暂时中止它正在执行的 主程序,转而去执行请求中断的那个外设的中断服 务程序，待处理完毕之后又返回到被暂时中止了的 程序的这样一个过程。 计算机所具有的上述功能，称为中断功能。 为了实现中断功能而设置的各种硬件和软件，统称 为中断系统。 计算机响应中断的过程与执行“调用”指令的过程 很相似，其区别在于：调用指令是程序员事先在程 序中安排好的，而中断请求则是由外设随机提出的.
二、中断的作用 １、分时操作 采用中断方式实现CPU与外设的信息交换，可以使 CPU和外设同时工作，而且CPU可命令多个外设同时 工作，这样可大大提高CPU的效率。 ２、实时处理 采用中断方式，在实时控制系统中，可对现场的各 种信息进行实时处理，如微机对热处理炉的炉温控 制。 ３、故障处理 计算机在运行中，也会出现一些事先预料不到的情 况。如电源掉电、存贮出错、运算结果溢出等，采 用中断计算机即可自行处理，而不必停机或报告工 作人员。
三、中断源 引起中断的原因或发出中断申请的来源称中断源。 中断源通常有以下几种： a、一般的I/O设备。 b、由外部事件引起。 c、故障请求中断。 d、软件设置的中断。
§２
中断的处理过程
一、中断处理过程中应解决的几个问题 a、CPU何时检测中断请求信号以及响应中断的条件。 c、CPU响应中断时，如何保存断点地址。 d、CPU如何识别中断源以及如何转去执行相应的中 断服务程序。 e、如何处理优先级较高的中断源去中断正在执行的 优先级较低的中断服务程序。
二、中断请求 由于每个中断源向CPU发出中断请求信号是随机的， 而大多数CPU是在现行指令周期结束时，才去检测 有无中断请求。因此，必须把随机的中断请求信号 暂存起来，在CPU响应中断后再清除此中断请求,为 此，要求设置一个中断请求触发器。 在多个中断源请求中断的情况下，可设置中断屏蔽 触发器。它可用来控制外设的中断请求能否被送到 CPU，这样可以增加控制的灵活性。 三、中断优先权判别 在实际系统中,常常会遇到多个中断源同时请求中 断的情况，这时CPU必须确定首先为哪一个中断源 服务，以及服务的次序。解决的方法是用中断优先 排队的处理方法，即给每一个中断源规定一个中断 级别一优先权。实现中断优先权的判别一般有硬件 判别和软件判别两种方法。
微型机的中断系统
§１ 中断的基本概念
一、中断和中断系统 所谓中断是指计算机的CPU暂时中止它正在执行的 主程序,转而去执行请求中断的那个外设的中断服 务程序，待处理完毕之后又返回到被暂时中止了的 程序的这样一个过程。 计算机所具有的上述功能，称为中断功能。 为了实现中断功能而设置的各种硬件和软件，统称 为中断系统。 计算机响应中断的过程与执行“调用”指令的过程 很相似，其区别在于：调用指令是程序员事先在程 序中安排好的，而中断请求则是由外设随机提出的.
二、中断的作用 １、分时操作 采用中断方式实现CPU与外设的信息交换，可以使 CPU和外设同时工作，而且CPU可命令多个外设同时 工作，这样可大大提高CPU的效率。 ２、实时处理 采用中断方式，在实时控制系统中，可对现场的各 种信息进行实时处理，如微机对热处理炉的炉温控 制。 ３、故障处理 计算机在运行中，也会出现一些事先预料不到的情 况。如电源掉电、存贮出错、运算结果溢出等，采 用中断计算机即可自行处理，而不必停机或报告工 作人员。
三、中断源 引起中断的原因或发出中断申请的来源称中断源。 中断源通常有以下几种： a、一般的I/O设备。 b、由外部事件引起。 c、故障请求中断。 d、软件设置的中断。
§２
中断的处理过程
一、中断处理过程中应解决的几个问题 a、CPU何时检测中断请求信号以及响应中断的条件。 c、CPU响应中断时，如何保存断点地址。 d、CPU如何识别中断源以及如何转去执行相应的中 断服务程序。 e、如何处理优先级较高的中断源去中断正在执行的 优先级较低的中断服务程序。
二、中断请求 由于每个中断源向CPU发出中断请求信号是随机的， 而大多数CPU是在现行指令周期结束时，才去检测 有无中断请求。因此，必须把随机的中断请求信号 暂存起来，在CPU响应中断后再清除此中断请求,为 此，要求设置一个中断请求触发器。 在多个中断源请求中断的情况下，可设置中断屏蔽 触发器。它可用来控制外设的中断请求能否被送到 CPU，这样可以增加控制的灵活性。 三、中断优先权判别 在实际系统中,常常会遇到多个中断源同时请求中 断的情况，这时CPU必须确定首先为哪一个中断源 服务，以及服务的次序。解决的方法是用中断优先 排队的处理方法，即给每一个中断源规定一个中断 级别一优先权。实现中断优先权的判别一般有硬件 判别和软件判别两种方法。
《微机中断控制》课件
中断控制的应用场景
在工业控制、智能家居、交通控制等领域广 泛应用。
在多任务操作系统中的应用
多任务操作系统的特点
同时运行多个任务，需要合理分配资源。
中断控制的作用
微机中断控制器能够根据优先级处理任务，保证关 键任务优先执行，提高系统效率。
中断控制的应用场景
在服务器、嵌入式系统等领域广泛应用。
在多媒体系统中的应用
早期可编程中断控制器功能较为单一，只能处理简单的中断请求。
现代的可编程中断控制器具备更强大的功能，如可编程优先级、向量中断 、嵌套中断等，能够更好地满足复杂系统的需求。
中断优先级分配策略的优化
01
中断优先级分配是微机中断控 制中的重要环节，合理的优先 级分配能够提高系统的响应速 度和效率。
02
传统的中断优先级分配策略通 常基于固定的硬件配置，缺乏 灵活性。
转入处理程序
根据中断源的优先级和识别码，自动转去相应的处理程序进行处理。
中断返回
恢复现场
将保存的现场信息恢复，使程序能继续执行。
返回执行
返回原程序继续执行。
04
微机中断控制的应用
Chapter
在实时控制系统中的应用
实时控制系统的特点
需要快速响应外部事件，对时间要求严格。
中断控制的作用
微机中断控制器能够快速响应外部事件，及 时处理并控制实时系统的运行。
THANKS
感谢观看
03
优化的中断优先级分配策略采 用可编程方式，允许软件根据 实际需求动态调整优先级，提 高了系统的适应性。
中断处理程序的优化设计
中断处理程序是微机系统中用于处理中断的程序，其性能直接影响到整个系统的性能。
传统的中断处理程序通常采用固定的代码结构，缺乏灵活性。
第九章 微型计算机中断系统
对于用户自己确定的软件中断INT n，类型号由n决定； 对于INTR引脚上的中断：
C由硬件电路设计产生中断类型号。 C可用8259A获取中断类型号。
三、中断服务子程序
1、中断服务子程序特点 为”远”过程（类型为FAR） 要用IRET指令返回 2、中断服务子程序一般结构形式 保护现场(PUSH reg’s) 开中断(STI) 进行中断处理 关中断(CLI)
CPU在每条指令的最后一个T周期，检测INTR，若为
高电平，且IF=1，则CPU响应中断。
响应过程中自动依次完成以下工作：
① CPU向外设发两个/INTA ，外设收到第2个/INTA 后
，立即往数据线上给CPU送中断类型号。
② CPU从数据线上读取中断类型号； ③ 将PSW入栈；
保护现行程序运行结果产生的状态和控制标志。
二、中断向量表
确定中断源的方法：查询中断和矢量中断。 ① 查询中断：一种软件查询法，中断响应后，启动中断查询
程序，依次查询哪个外设申请了中断，检测以后，转到此 设备预先设置的中断服务程序处执行。这种中断处理过程 称为查询中断。 特点：速度慢，且后检测的设备服务机会少。 ② 矢量中断：中断响应后，外设中断接口电路将中断类型号 送给CPU，CPU根据中断类型号找到对应的中断服务程序的 入口地址送入CS或IP,然后转入相应的中断服务程序处执行 。这种中断处理过程称为矢量中断，也叫向量中断。 特点：速度快。
•
INT 68H
• • •
0:19 C 0:1A 0 0:1A 2
•
类型 67H •
•
中断处理程序
MOV AX,0 •
①
向量地② 址 =68H× 4=1A0 H •
中断向量 • 50 • • 20 00
C由硬件电路设计产生中断类型号。 C可用8259A获取中断类型号。
三、中断服务子程序
1、中断服务子程序特点 为”远”过程（类型为FAR） 要用IRET指令返回 2、中断服务子程序一般结构形式 保护现场(PUSH reg’s) 开中断(STI) 进行中断处理 关中断(CLI)
CPU在每条指令的最后一个T周期，检测INTR，若为
高电平，且IF=1，则CPU响应中断。
响应过程中自动依次完成以下工作：
① CPU向外设发两个/INTA ，外设收到第2个/INTA 后
，立即往数据线上给CPU送中断类型号。
② CPU从数据线上读取中断类型号； ③ 将PSW入栈；
保护现行程序运行结果产生的状态和控制标志。
二、中断向量表
确定中断源的方法：查询中断和矢量中断。 ① 查询中断：一种软件查询法，中断响应后，启动中断查询
程序，依次查询哪个外设申请了中断，检测以后，转到此 设备预先设置的中断服务程序处执行。这种中断处理过程 称为查询中断。 特点：速度慢，且后检测的设备服务机会少。 ② 矢量中断：中断响应后，外设中断接口电路将中断类型号 送给CPU，CPU根据中断类型号找到对应的中断服务程序的 入口地址送入CS或IP,然后转入相应的中断服务程序处执行 。这种中断处理过程称为矢量中断，也叫向量中断。 特点：速度快。
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INT 68H
• • •
0:19 C 0:1A 0 0:1A 2
•
类型 67H •
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中断处理程序
MOV AX,0 •
①
向量地② 址 =68H× 4=1A0 H •
中断向量 • 50 • • 20 00
微机原理 第九章 面向系统的输入 输出接口
青岛理工大学琴岛学院
9.2 Intel 可编程中断控制器8259A
中断控制器8259A的功能：
可管理8个中断源电路的中断，并能对其进行 优先级管理。 用9片8259A可组成主从式中断系统，管理64 个中断源电路的中断，并能对其进行优先级管 理。 对中断源有屏蔽或允许申请中断的操作。 能自动送出中断类型号，使CPU迅速找到中断 服务程序的入口地址。
专用 中断向量 （5 个）
00008H 00004H
0 号向量（除法错）
00000H
CS IP
16 位
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硬件中断
非屏蔽中断的类型号为2，所以非屏蔽中断的入 口地址放在0段的0008H、0009H、000AH和 000BH四个单元中； 非屏蔽中断一般用来处理系统的重大故障，比如 系统掉电处理常常通过非屏蔽中断处理程序执 行； 非屏蔽中断子程序一般采用的措施：
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9.2.1 8259A结构及引脚功能
28条引脚，双列直插式 封装 分为四组使用
8259A
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结构框图
INTA INT D7～D0 数据总线 缓冲器 控制电路
RD WR A0 CS
/写 读读 /写 控制 控制逻辑 电路 中断 服务 寄存器 ISR 优先权 判别 电路 PR 中断 请求 寄存器 IRR
第9章 面向系统的输入/输出接口
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中断系统
中断：是指CPU在执行当前程序的过程中，由 于某种随机出现的外围设备的请求，使得CPU 暂时停止正在执行的程序（即中断），转去执 行为外围设备服务的程序。当为外围设备服务 的程序执行完后，CPU再返回到暂时停止的程 序处（即断点），继续执行原来的程序，这就 是通常所说的外部中断。
微机系统的中断系统.ppt
• 3.2.1 中断源 • 3.2.2 中断类型 • 3.2.3 异常 • 3.2.4 中断的优先权及其管理 • 3.2.5 中断向量表
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3.2.1 中断源
单步 (tf=1)
除数 0 溢出
INT n 指令
INT 指令
中断控制逻辑
非屏蔽中断
8259A 中断 控制器
图3.3 微机系统中的各种中断源
中断
中断处理程序 CPU 响应中断
中断返回
图3.8 中断过程
3.3.1 中断请求
此过程由欲提出中断的外部设备或内部系统 提出。当外部设备需要完成某种特定的操作或者 处理器系统内部出错时，需要CPU进行处理，外 部设备可以向CPU提出中断申请，请求CPU进行 处理。
返回本节
3.3.2 中断响应
CPU给设备发出一个中断应答信号；当外设 提出的中断申请被CPU接收并认可后，首先解决 的是必须关中断，其次是微处理器在处理中断、 实现控制权的转移前必须把当前程序状态保存起 来，最后是查找中断源，即查找提出中断请求的 是外围设备还是内部系统。
STI
；开中断
IRET
；中断返回原断点
INTER ENDP
返回本节
3.2.5 中断向量表
中断向量表由三部分组成，如图3.7所示。地址如表3.2所 示。
（ 1 ） 中 断 类 型 号 0~4 为 专 用 中 断 指 针 ， 占 用 0000H~0013H的20个字节，并且用户不能对其修改。 （ 2 ） 中 断 类 型 号 5~13 为 保 留 中 断 指 针 ， 占 用 0013H~007FH的108个字节，这是Intel公司保留的中断指 针，用户不应使用。
简单硬件判优
中央 处理器 CPU
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3.2.1 中断源
单步 (tf=1)
除数 0 溢出
INT n 指令
INT 指令
中断控制逻辑
非屏蔽中断
8259A 中断 控制器
图3.3 微机系统中的各种中断源
中断
中断处理程序 CPU 响应中断
中断返回
图3.8 中断过程
3.3.1 中断请求
此过程由欲提出中断的外部设备或内部系统 提出。当外部设备需要完成某种特定的操作或者 处理器系统内部出错时，需要CPU进行处理，外 部设备可以向CPU提出中断申请，请求CPU进行 处理。
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3.3.2 中断响应
CPU给设备发出一个中断应答信号；当外设 提出的中断申请被CPU接收并认可后，首先解决 的是必须关中断，其次是微处理器在处理中断、 实现控制权的转移前必须把当前程序状态保存起 来，最后是查找中断源，即查找提出中断请求的 是外围设备还是内部系统。
STI
；开中断
IRET
；中断返回原断点
INTER ENDP
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3.2.5 中断向量表
中断向量表由三部分组成，如图3.7所示。地址如表3.2所 示。
（ 1 ） 中 断 类 型 号 0~4 为 专 用 中 断 指 针 ， 占 用 0000H~0013H的20个字节，并且用户不能对其修改。 （ 2 ） 中 断 类 型 号 5~13 为 保 留 中 断 指 针 ， 占 用 0013H~007FH的108个字节，这是Intel公司保留的中断指 针，用户不应使用。
简单硬件判优
中央 处理器 CPU
中断-微型计算机原理及应用.PPT
如果所到达的中断源已请求中断 ， 则中断响 应信号被截获 ， 不再往下传 。截获了 信号的中 断源通过接口电路经数据总线向CPU提供一个中 断类型码 ， 不同的中断源提供的类型码不同， CPU根据为类型码就能转向相应的中断服务程序
。
菊花链方式具有中断响应速度快的优点 ，缺点是 各中断源的优先级因硬件连接固定而不易修改 。
② 中断控制专用硬件方式
③ 图5 .4所示是一个典型的向量中断优先控制器原理框
④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧
2 、 中断的多级嵌套
CPU总是首先响应优先级最高的中断 请求 。当CPU正在执行优先级别较低的中 断服务程序时 ， 允许响应优先级别高的中 断源的中断请求 ， 中止起正在处理的中断 , 这就是中断嵌套和称多重中断 。此时 ， CPU暂停正在执行着的级别较低的中断服 务程序 ， 为优先级别高的中断源服务 ， 待 优先权高的中断服务结束后 ， 再返回到刚 才被中断的那一级 ， 继续为它进行中断服 务 。直至处理结束返回主程序 ， 如图5.5 所示。
软件中断是CPU处理某些内部事件时引起的中断 ， 软件中断也叫内部中断。
5.2.2 中断向量和中断向量表
中断向量是中断服务程序的入口地址 ，每 一个中断服务程序都有一个唯一确定的入口地 址 ， 即中断向量 。把系统中的全部中断向量集 中存放到存储器的某一 区域内 ，这个存放中断 向量的存储区就叫中断向量表 ， 即中断服务程 序入口地址表。
图5.3所示是菊花链法的原线
接口1
接口2
接口3
菊花链 逻辑电
路
菊花链 逻辑电
路
菊花链 逻辑电
路
INTA INTR
_____
图5 3 菊花链优先级查询示意图
当外设通过接口和中断请求电路向CPU发出 中断申请号INTR ， 并且满足中断响应条件时， CPU在执行完当前指令后便发出中断响应信号 ， 该响应信号在所有中断源形成的链形结构中逐级 传送 ，位于链首的1＃设备首先得到响应。
。
菊花链方式具有中断响应速度快的优点 ，缺点是 各中断源的优先级因硬件连接固定而不易修改 。
② 中断控制专用硬件方式
③ 图5 .4所示是一个典型的向量中断优先控制器原理框
④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧
2 、 中断的多级嵌套
CPU总是首先响应优先级最高的中断 请求 。当CPU正在执行优先级别较低的中 断服务程序时 ， 允许响应优先级别高的中 断源的中断请求 ， 中止起正在处理的中断 , 这就是中断嵌套和称多重中断 。此时 ， CPU暂停正在执行着的级别较低的中断服 务程序 ， 为优先级别高的中断源服务 ， 待 优先权高的中断服务结束后 ， 再返回到刚 才被中断的那一级 ， 继续为它进行中断服 务 。直至处理结束返回主程序 ， 如图5.5 所示。
软件中断是CPU处理某些内部事件时引起的中断 ， 软件中断也叫内部中断。
5.2.2 中断向量和中断向量表
中断向量是中断服务程序的入口地址 ，每 一个中断服务程序都有一个唯一确定的入口地 址 ， 即中断向量 。把系统中的全部中断向量集 中存放到存储器的某一 区域内 ，这个存放中断 向量的存储区就叫中断向量表 ， 即中断服务程 序入口地址表。
图5.3所示是菊花链法的原线
接口1
接口2
接口3
菊花链 逻辑电
路
菊花链 逻辑电
路
菊花链 逻辑电
路
INTA INTR
_____
图5 3 菊花链优先级查询示意图
当外设通过接口和中断请求电路向CPU发出 中断申请号INTR ， 并且满足中断响应条件时， CPU在执行完当前指令后便发出中断响应信号 ， 该响应信号在所有中断源形成的链形结构中逐级 传送 ，位于链首的1＃设备首先得到响应。
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6
习题 CH9 微型计算机中断系统
8086 CPU中断系统最多可管理 256 个不同中断源，
由IF标志控制响应的称为
中断。 可屏蔽
8259A主要用于 中断 接口设计；管理30级中断，
至少需要 5 片8机中断系统
下左图所示为8086中断向量表中的部分内容，填
从此处读出4字节内容即为中断向量。
5
习题 CH9 微型计算机中断系统
写出两种8086中断向量表的建立方法。（略） 说明8086 CPU软中断和调用子程序过程的异同。
答：相同点：二者都是在需要时，用户用相应的指令实现
不同点： 调用子程序时，指令已经指明子程序的入口地
址，而软中断则需要根据指令中提供的中断类型号，查中断 向量表才能得到中断服务程序的入口地址；调用子程序时， 系统只是保护断点处的地址，而软中断，系统不仅保护断点 处的地址，而且还保存PSW寄存器的内容。
3
习题 CH9 微型计算机中断系统
写出下列中断类型的中断优先级，按顺序排列。
①单步中断，②除法出错，③可屏蔽中断，④不可
屏蔽中断。 答：除法出错，不可屏蔽中断，可屏蔽中断，单步
中断。
4
习题 CH9 微型计算机中断系统
什么是中断类型码、中断向量、中断向量表？在基于
8086/8088的微机系统中，中断类型码和中断向量之间有什么关 系？ 答：处理机可处理的每种中断的编号为中断类型码。 中断向量是指中断处理程序的入口地址，由处理机自动寻址。 中断向量表是存放所有类型中断处理程序入口地址的一个默认 的内存区域。 8086系统中，中断类型码乘4得到向量表的入口，
外部中断 和 内部中断 两大类，8086系统中硬件中 断可分为 可屏蔽中断 和 非屏蔽中断两种。 8086系统最多能识别 256 种不同类型的中断， 每种中断在中断向量表中分配有 个字节单元， 4 用以指示中断服务程序的入口地址。 8086提供的可接受外部中断请求信号的引脚 是 INTR 和 NMI 。两种请求信号的不同 之处在于 是否可被屏蔽 。 采用级联方式，用9片8259A可管理 64 级中断。
空写出对应该中断源的中断类型号及其中断处理
程序的首地址。
答：中断类型号： 16H
； 中断处理程序首地址： 5040H:3020H 。
00057H 10H 00058H 20H 00059H 30H 0005AH 40H 0005BH 50H 0005CH 60H
2
习题 CH9 微型计算机中断系统
8086/8088 CPU 的中断分成