第七章 IBM PC 的中断系统
微计算机原理(第2版)课后习题答案潘名莲马争丁庆生编著
第七章微计算机的中断系统7-1 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？解：处理机可处理的每种中断的编号为中断类型。
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。
在8086系统中，中断类型码乘4可得到向量表的入口，从此处读出4字节内容即为中断向量。
7-2 什么是硬件中断和软件中断？在PC机中两者的处理过程有什么不同？解：硬件中断通过中断请求线输入电信号来请求处理机进行中断服务；软件中断是处理机内部识别并进行处理的中断过程。
硬件中断一般由中断控制器提供中断类型码，处理机自动转向中断处理程序；软件中断完全由处理机内部形成中断处理程序的入口地址并转向中断处理程序，不需外部提供信息。
7-3 试叙述基于8086/8088的微机处理硬件中断的过程。
解：以INTR中断请求为例。
当8086收到INTR的高电平信号时，在当前指令执行完毕且IF=1的条件下，8086在两个总线周期中分别发出INTA#有效信号；在第二个INTA#期间，8086收到中断源发来的一字节中断类型码；8086完成保护现场的操作，CS、IP内容进入堆栈，清除IF、TF；8086将类型码乘4后得到中断向量入口地址，从此地址开始读取4字节的中断处理程序的入口地址，8086从此地址开始执行，完成INTR中断请求的响应过程。
7-4 在PC机中如何使用“用户中断”入口请求中断和进行编程？解：PC机中分配用户使用的中断是IRQ9，经扩展槽B40h亿引出，故把用户的中断请求线连接到B40h上。
在应用程序中，利用25H号系统调用将中断服务程序的入口地址写入对于0AH 类型中断对应的中断向量表中去。
在应用程序中把主片8259A D2屏蔽位清零，把从主片8259A D1屏蔽位清0，使主片的IR2、从片的IR1可以输入中断请求。
《微机原理与接口》知识点第7章中断控制器8259
五、引入中断请求的方式
1、边沿触发方式
特点：将中断请求输入端出现的上升沿作为中断请求信号。
2、电平触发方式 特点：将中断请求输入端出现的高电平作为中断请求信号。
3、中断查询方式 特点： 1.外设通过向8259A发中断请求信号要求CPU服务。
2.CPU内部的中断允许触发器复位。
3.CPU使用软件查询来确认中断源。
第7章 中断控制器
7.1 8259A概述
7.2 8259A的引脚信号、编程结构和工作原理 7.3 8259A的工作方式 7.4 8259A的初始化命令字和操作命令字
7.5 8259A使用举例
第7章 中断控制器8259A 重点: 1、8259A的编程结构和工作原理 2、8259A的初始化命令字、操作命令字 3、8259A的初始化流程和初始化编程 4、8259A的应用
；×××10×11B ；设置ICW1 ；00011000B~ 00011111B ；设置ICW2 ；00000001B ；设置ICW4
三、8259A的操作命令字
1、OCW1 ：中断屏蔽操作命令字
D7 M7 D6 M6 D5 M5 D4 M4 D3 M3 D2 M2 D1 M1 D0 M0 A0 1
中断 触发 方式
A0
0
是否设 置ICW4 规定单片或 级连方式
1:设置ICW4 0:不设ICW4
1:单片方式 0:级连方式
2、ICW2 ：设置中断类型码初始化命令字
ICW2高五位与中断类型码的高五位相同。 注：该命令字必须写入“奇地址”端口，即A0＝1。
3、ICW3 ：标志主/从片初始化命令字
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
特点：发结束命令时，指令内不指定清除ISR中的哪一位， 由8259A自动将最高优先级对应的ISR中非零位复位，结 束当前正在处理的中断。 用于全嵌套方式。
微机接口课后练习答案
第1章80x86微处理器体系结构1. 微处理器、微型计算机和微型计算机系统三者之间有什么不同？2. CPU在内部结构上由哪几部分组成？各部分具备哪些主要功能？8086/8088CPU在内部结构上设计为两个独立的功能部件：执行部件EU和总线接口部件BIU。
EU负责全部指令的执行，向BIU提供数据和所需访问的内存或I/O端口的地址，并对通用寄存器、标志寄存器和指令操作数进行管理。
BIU是CPU同存储器和I/O设备之间的接口部件，负责CPU与存储器和I/O端口传送信息。
3. 8086状态标志和控制标志分别有哪些？程序中如何利用这些标志？6位状态标志为：⑴符号标志SF：若运算结果的最高位为1。
则SF=1，否则为0。
⑵零标志ZF：若运算结果为零，则ZF=1,否则ZF=0。
⑶奇偶标志PF：若指令的执行结果低8位中"1"的个数为偶数，则PF=1,否则为0。
⑷进位标志CF：当执行一个加法运算使最高位(字节操作的D7或字操作的D15)产生进位，或执行减法运算使最高位产生借位时，则CF=1,否则CF=0。
⑸辅助进位标志AF：当执行加法运算时，D3位向D4有进位，或作减法运算时，D3位向D4有借位，则AF=1，否则为0。
⑹溢出标志OF：在算术运算中，当补码运算结果超出了带符号数的表达范围，即字节运算的结果超出-128～+127，或者字运算结果超出-32768～+32767时，OF=1,否则为0。
3位控制标志为：⑴方向标志DF：这是处理串操作指令中信息方向的标志。
若DF=1，则串操作指令按自动减址操作，即串操作从高地址向低地址方向进行处理；若DF=0，则使串操作指令按自动增量修改地址指针，即串操作从低地址向高地址方向进行处理。
⑵中断允许标志IF：该标志用于对可屏蔽中断进行控制，若IF=0,则CPU拒绝外部INTR中断请求，本标志对内部中断和不可屏蔽中断不起作用。
⑶跟踪标志TF：若设置TF=1，则CPU按单步方式执行指令，以调试程序。
《IBM-PC汇编语言程序设计》教案及答案(第二版)
《汇编语言程序设计》教案附：习题参考答案《IBM-PC汇编语言程序设计》(第2版)沈美明、温冬婵编著教案编写时间：20XX年8月18日前言1.汇编语言是计算机能提供给用户的最快而又最有效的语言，也是能够利用计算机所有硬件特性并能直接控制硬件的唯一语言。
2.汇编语言程序设计是高等院校电子计算机硬、软件及应用专业学生必修的核心课程之一。
它不仅是计算机原理、操作系统等其它核心课程的必要先修课，而且对于训练学生掌握程序设计技术、熟悉上机操作和程序调试技术都有重要作用。
3.本教材共有十一章，其内容安排如下：(1).第一、二章为汇编语言所用的基础知识。
(2).第三章详细介绍80x86系列CPU的指令系统和寻址方式。
(3).第四章介绍伪操作、汇编语言程序格式及汇编语言的上机过程。
(4).第五、六章说明循环、分支、子程序结构和程序设计的基本方法。
(5).第七章说明宏汇编、重复汇编及条件汇编的设计方法。
(6).第八章叙述输入/输出程序设计方法，重点说明中断原理、中断过程及中断程序设计方式。
(7).第九章说明BIOS和DOS系统功能调用的使用方法。
(8).第十～十一章分别说明图形显示、发声及磁盘文件存储的程序设计方法，同时提供各种程序设计方法和程序实例。
附：教学参考书1.沈美明、温冬婵编著，IBM–PC汇编语言程序设计(第2版)，清华大学出版社，20XX年(教材)2.沈美明、温冬婵编著，IBM–PC汇编语言程序设计，清华大学出版社，1991年3.沈美明、温冬婵编著，IBM–PC汇编语言程序设计—例题习题集，清华大学出版社，1991年6月4.沈美明、温冬婵、张赤红编著，IBM–PC汇编语言程序设计—实验教程，清华大学出版社，1992年5.周明德，微型计算机IBM PC/XT(0520系列)系统原理及应用(修订版)，清华大学出版社，19916.郑学坚、周斌，微型计算机原理及应用(第二版)，清华大学出版社，19957.王士元、吴芝芳，IBM PC/XT[长城0520] 接口技术及其应用，南开大学出版社，19908.杨素行，微型计算机系统原理及应用，清华大学出版社，19959.戴梅萼、史嘉权，微型计算机技术及应用—从16位到32位(第二版)，清华大学出版社，199610.张昆藏，IBM PC/XT微型计算机接口技术，清华大学出版社，199111.孟绍光，李维星，高档微机组成原理及接口技术(80386/80486/Pentium)，学苑出版社，199312.吴秀清，周荷琴，微型计算机原理与接口技术，中国科学技术大学出版社目录第 1 章基础知识 (6)1.1进位计数制与不同基数的数之间的转换 (6)1.2二进制数和十六进制数的运算 (8)1.3计算机中数和字符的表示 (8)1.4几种基本的逻辑运算 (9)第 2 章80X86计算机组织 (10)2.180X86微处理器 (10)2.2基于微处理器的计算机系统构成 (11)2.3中央处理机 (11)2.4存储器 (13)2.5外部设备 (15)第 3 章80X86的指令系统和寻址方式 (16)3.180X86的寻址方式 (16)3.2程序占有的空间和执行时间 (18)3.380X86的指令系统 (19)第 4 章汇编语言程序格式 (41)4.1汇编程序功能 (41)4.2伪操作 (41)4.3汇编语言程序格式 (46)4.4汇编语言程序的上机过程 (50)第 5 章循环与分支程序设计 (53)5.1循环程序设计 (53)5.2分支程序设计 (54)5.3如何在实模式下发挥80386及其后继机型的优势 (54)第 6 章子程序结构 (56)6.1子程序的设计方法 (56)6.2子程序的嵌套 (58)6.3子程序举例 (58)第7 章高级汇编语言技术 (59)7.1宏汇编 (59)7.2重复汇编 (60)7.3条件汇编 (61)第8 章输入/输出程序设计 (63)8.1I/O设备的数据传送方式 (63)8.2程序直接控制I/O方式 (64)8.3中断传送方式 (64)第9 章BIOS和DOS中断 (68)9.1键盘I/O (69)9.2显示器I/O (71)9.3打印机I/O (72)9.4串行通信口I/O (73)第10 章图形与发声系统的程序设计 (75)10.1显示方式 (75)10.2视频显示存储器 (75)10.3EGA/VGA图形程序设计 (76)10.4通用发声程序 (77)10.5乐曲程序 (79)第11 章磁盘文件存取技术 (80)11.1磁盘的记录方式 (80)11.2文件代号式磁盘存取 (82)11.3字符设备的文件代号式I/O (83)11.4BIOS磁盘存取功能 (83)附录：《IBM—PC汇编语言程序设计》习题参考答案 (85)第一章.习题 (85)第二章.习题 (86)第三章.习题 (88)第四章.习题 (106)第五章.习题 (113)第六章.习题 (136)第七章.习题 (153)第八章.习题 (161)第九章.习题 (168)第十章.习题 (172)第十一章.习题 (186)第 1 章 基础知识【教学目的】本章内容是本课程的基础，通过本章学习，使学生明确汇编语言程序设计的学科性质、基本内容和学习意义，掌握数制的转换、数据的编码，了解本门课程的教学要求和学习方法。
7章中断系统
① 0型中断——除法出错中断。 ② 1型中断——单步中断。 ③ 3型中断——断点中断（INT）。 ④ 4型中断——溢出中断（INTO指令）
（2）指令中断——INT n指令，其类型号就是 给定的n。
7.2.2 中断向量和中断向量表
IP 000 类型0中断入口（除法出错） CS
专 004 类型1中断入口（单步中断） IP
（2）CPU的标志寄存器入栈，以保护各个标志位， 此操作类似于PUSHF指令。
（3）清除IF和TF标志，屏蔽新的INTR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地址从中断向量表中 取出中断服务程序的入口地址（段和偏移），分 别送至CS和IP中。
3．若CPU处于开中断状态，则在当前指令 执行结束后，启动中断响应总线操作，发出 两个负脉冲作为响应信号。
4．8259A接收到第一个负脉冲，完成如下工作：
（1）使ISR相应位置1，表示CPU已为该中断请求服务。
（2）使IRR的相应位清0。
5．8259A接收到第二个负脉冲，将中断类型号送 上数据总线。中断类型号由用户编程和中断请求 引脚IRi的序号i共同决定（CPU读取中断类型号， 经响应过程后，进入中断服务程序，直到服务结 束返回）。
图5-1 中断处理过程
1．中断请求
中断请求是中断过程的第一步。中断源产生中断请求 的条件，因中断源而异
2．中断判优
由于中断产生的随机性，可能出现两个或两个以上的 中断源同时提出中断请求的情况。这时就必须要求 设计者事先根据中断源的轻重缓急，给每个中断源 确定一个中断级别——优先权。
3．中断响应
中断优先权确定后，发出中断申请的中断源中优先权 最高的中断请求就被送到CPU的中断请求引脚上。
华工计算机接口技术随堂练习
1.(单选题) 8086CPU的地址总线和数据总线各有（）根A.16, 16B.20, 16C.20, 8D.16, 8答题： A. B. C. D.（已提交）参考答案: B问题解析:问题解析：2.(单选题) 下列哪个标志位可用于判断CPU运算是否溢出。
（）A.CFB.OFC.ZFD.SF答题： A. B. C. D.（已提交）参考答案: B问题解析:问题解析：3.(单选题) 下列8086CPU的引脚中哪个是中断响应信号线（）。
A.INTRB.NMIC.D.AD15-AD0答题： A. B. C. D.（已提交）参考答案: C问题解析:问题解析：4.(单选题) 下列哪个标志位可用于判断CPU运算是否有进位。
（）A.CFB.OFC.ZFD.SF答题： A. B. C. D.（已提交）参考答案: A问题解析:问题解析：5.(单选题) 下列8086CPU的引脚中哪个是外部不可屏蔽中断请求信号线（）。
A.INTRB.NMIC.D.AD15-AD0答题： A. B. C. D.（已提交）参考答案: B问题解析:问题解析：6.(单选题) 下列哪个标志位可用于判断CPU运算结果是否为0。
（）A.CFB.OFC.ZFD.SF答题： A. B. C. D.（已提交）参考答案: C问题解析:问题解析：7.(单选题) 若要屏蔽外部中断, 需要设立（）A.TF=0B.TF=1C.IF=0D.IF=1答题： A. B. C. D.（已提交）参考答案: C问题解析:问题解析：8.(单选题) 芯片74LS373在8086 CPU系统中用作（）。
A.总线驱动器B.总线锁存器C.总线控制器D.总线仲裁器答题： A. B. C. D.（已提交）参考答案: C问题解析:问题解析：9.(单选题) 8086微解决器可寻址访问的最大I/O空间是（）。
A.1KBB.64KBC.640KBD.1MB答题： A. B. C. D.（已提交）参考答案: B问题解析:问题解析：10.(单选题) CPU的控制总线提供（）。
中断系统 计算机原理
统板上RAM奇偶错，I/O通道奇偶错和8087异常中断。
中断屏蔽寄存器
（IMR）
计算机原理讲义
8259内部结构说明
※ 内部结构说明 IRR — 中断请求寄存器，保存 8个输入端IR0~IR7的中断申请状态，输入可 高电平有效，也可上升沿有效； ISR — 中断服务寄存器，保存CPU正在处理的中断请求； IMR — 中断屏蔽寄存器，对中断申请进行屏蔽控制；
操作命令寄存器组： OCW1~OCW3 INT 中断申请输出，高电平有效，可连接8086 INTR引脚 /INTA 中断响应输入，接收8086发出的中断响应信号，有效时8259应输 出中断类型码
计算机原理讲义
※ 内部结构说明
D7~D0 双向三态数据线，传送数据 /RD 读信号，低电平有效
CS WR RD /CS 片选信号，低有效，给8259分配地 D7 D6 址 D5 D4 A0 用于选择8259内部不同的寄存器。 D3 D2 CAS2~CAS0 级联信号线，当8259为主 D1 D0 片时为输出，从片时为输入 CAS0 CAS1 SP/EN 在非缓冲工作方式时，用作输入， GND
计算机原理讲义
8086 中断结构
二. 软件中断
1. 除法溢出中断（ DIV和IDIV）（INT 0）
若除数为0或商超过寄存器所能表达的范围，则产生类型为0的软件中断
2. 单步中断 （INT 1） 若TF=1，则CPU每执行完一条指令后便产生类型码为1的软件中断 3. 执行 INT 指令引起的中断 （INT n） 执行INT n指令则会引起中断类型码为n的软件中断 4. 执行 INTO 指令引起的中断（INT 4） 若OF=1，则指令INTO引起中断类型码为4的软件中断
中断向量表
3. 中断是开放的
在CPU内部有一个中断允许触发器（也即IF）。只有 当其为“1”时，CPU才能响应中断；若其为“0”，即 使INTR线上有中断请求，CPU也不响应。而这个触发 器的状态可由STI和CLI指令来改变。当CPU复位时， 中断允许触发器为“ 0”，即关中断，所以必须要用 STI 指令来开中断。当中断响应后，CPU 就自动关中 断，所以必须在中断服务程序中用STI指令来开中断。
西华大学电气信息学院 郑海春
中断向量表
西华大学电气信息学院 郑海春
• 中断向量：指示中断服务程序的入口地址，包括： 偏移地址IP 、段地址CS。
• 每个中断向量的低字是偏移地址、高字是段地址， 需占用4个字节（低对低，高对高）。
• 8086 微处理器从物理地址00000H开始到003FFH （1KB），依次安排各个中断向量，向量号从0到 255。 • 中断向量表: 256个中断向量所占用的1KB区域。 • 中断向量的存放首址＝N×4
西华大学电气信息学院 郑海春
2.实现优先权排队
在系统中通常有多个中断源，会出现两个或更 多个中断源同时提出中断请求的情况，这样就 必须要设计者事先根据轻重缓急，给每个中断 源确定一个中断级别——优先权。当多个中断 源同时发出中断申请时，CPU能找到优先权级 别最高的中断源，响应它的中断请求；在优先 权级别最高的中断源处理完了以后，再响应级 别较低的中断源。
7.1.3 中断系统的功能
1.实现中断及返回 当某一中断源发出中断申请时，若允许响应这个中断 请求，CPU必须在现行的指令执行完后，把断点处的IP 和CS值（即下一条应执行的指令的地址）、各个寄存 器的内容和标志位的状态推入堆栈保留下来——称为 保护断点和现场。然后转到需要处理的中断源的服务 程序的入口，同时清除中断请求触发器。当中断处理 完后，再恢复被保留下来的各个寄存器和标志位的状 态（称为恢复现场），恢复IP和CS值（称为恢复断 点），CPU返回断点，继续执行主程序。
微机原理复习
一、填空（每空两分）1、8088的指令地址由（CS ）和（IP ）决定。
堆栈操作的地址由（SS ）和（SP ）决定。
2、8088的指令地址由（CS ）寄存器和（IP ）寄存器决定。
3、8088的段地址和偏移量必须通过（地址加法器）产生20位物理地址。
4、8088地址加法器的作用是将（段寄存器左移4位与16位偏移量）相加以后产生所需的（20）位物理地址。
因此，8088可直接寻址（1M ）字节。
5、8088的段寄存器是（16）位的寄存器。
6、8088访问4个当前段时，代码段、数据段及堆栈段的偏移量分别由（IP ）、（由寻址方式决定的16位偏移量）和（SP ）提供。
7、将（微处理器）、（存储器）和（I/O 接口电路）结合在一起，才是微型计算机。
8、微型计算机由（微处理器）、（存储器）和（I/O 接口电路）组成。
9、8088CPU 共有（20）位地址线。
他的寻址空间位（1M ）字节。
10、在8088中，由于BIU 和EU 分开，所以（取指令）和（执行指令）可以重叠操作，提高了CPU 的利用率。
11、8088的BIU 负责（取指令和操作数），EU 部分负责（执行指令）。
12、8088为准16位CPU 。
他的内部为（16）位结构，外部数据总线为（8）位宽度。
1、8088访问存储器时，当前访问的段有几个？当前可访问的字节最多有多少？答：（1）4个段； （2）256K 字节。
2、画图说明，在8088内部怎样形成20位物理地址？答：（1）20位物理地址的形成如下图所示：（2）段寄存器内容左移4位与16位偏移量相加，形成20位物理地址。
一、填空题1、 8088的ALE 引脚的作用是（锁存复用线上的地址）。
2、 在8088读存储周期中，采用Ready 线的目的是（确定是否在T 3周期后插入T W 周期）。
3、 8088只有采样（Ready ）信号后，才能确定是否加入等待状态。
偏移地址段地址段寄存器 加法器 物 理 地 址4、8088的MN / MX引脚的作用是（规定8088处在什么组态）。
第7章 中断处理技术与DMA技术
7.1 中断的基本概念
(4)在中断响应周期的第二个总线周期中， 读取中断类型号，找到中断服务程序的入口地 址，自动将程序转移到该中断源设备的中断处 理程序的首地址，即将中断处理程序所在段的 段地址及第一条指令的有效地址分别装入CS及 IP，一旦装入完毕，中断服务程序就开始执行。 上述过程，即从CPU响应中断请求，到中断 现行程序并将程序转移到中断处理地址的过程 称为中断响应过程。不同的机器，在中断响应 期间所完成的功能基本类似，但实现方法不尽 课件制作人：刘永华 相同。
* 7.4
* 7.5
第7章 中断处理技术与DMA技术
* 7.6 DMA控制器8237A 7.6.1 主要特性 7.6.2 8237A引脚及结构 7.6.3 8237A的软件命令 7.6.4 8237A的工作时序 * 7.7 8237A初始化编程 * 7.8 8237A应用实例 7.8.1 初始化 7.8.2 应用实例
刘永华7280868088的中断系统类型号中断名称类型号中断名称0003h0h除法出错6063h18h常驻basic入口0407h1h单步6467h19h引导程序入口080bh2h不可屏蔽686bh1ah时间调用0c0fh3h断点6c6fh1bh键盘ctrlbreak控制1013h4h溢出7073h1ch定时器报时1417h5h打印屏幕7477h1dh显示器参数表181bh6h保留787bh1eh软盘参数表1c1fh7h保留7c7fh1fh字符点阵结构参数2023h8h定时器8083h20h程序结束返回dos2427h9h键盘8487h21h系统功能调用282bh0ah保留888bh22h结束地址2c2fh0bh通信口28c8fh23hctrlbreak退出地址表71ibmpcxt机的中断向量表课件制作人
2017计算机接口技术总复习题及答案三本
计算机接口技术总复习题及答案1-4章练习题一、单项选择题1.8086微处理器可寻址访问的最大I/O空间是〔〕。
① 1KB ② 64KB③ 640KB ④ 1MB2.CPU的数据总线提供〔〕。
①数据信号流②所有存储器和I/O设备的时序信号及控制信号③来自I/O设备和存储器的响应信号④地址信号流3.8086 CPU存放器中,能在操作数存寻址时用作地址存放器的是〔〕。
① A* ② B*③C* ④ D*4.ISA总线是〔〕。
① 8位② 16位③ 32位④ 64位5.8086CPU根本总线周期中，地址信号在〔〕时间发生。
① T1 ② T3③T2 ④ T46.描述PCI总线根本概念中正确的句子是〔〕。
①PCI总线的根本传输机制是猝发式传送②PCI总线是一个与处理器有关的高速外围总线③PCI设备一定是主设备④系统中允许只有一条PCI总线B口最多可连接外设装置的个数为〔〕。
①16 ② 64 ③127 ④2558.目前PC机都带有USB接口，USB接口是一种〔〕。
①外设②接口电路③并行接口标准④串行接口标准9.当8086 CPU的RESET引脚从高电平变为低电平〔即脱离复位状态〕时，CPU从存的〔③〕单元开场执行程序。
①00000H②FFFFFH ③FFFF0H④0FFFFH10.当8086/8088访问300H端口时，采用〔〕寻址方式。
①直接②立即③存放器D*间接④相对二、填空题1.为了提高程序的执行速度，充分使用总线，8086 CPU部被设计成和两个独立的功能部件。
2.占用总线进展数据传输，一般需要经过总线请求和仲裁、、、和完毕4个阶段。
三、简答题1. 什么是总线？总线是如何分类的？答：总线，是一组能为多个功能部件效劳的公共信息传送线路，是计算机各部件之间的传送数据、地址和控制信息的公共通路，它能分时地发送与接收各部件的信息。
按照总线系统的层次构造，可以把总线分为片总线、系统总线、局部总线和外设总线。
2、总线的主要性能指标有哪些？分别做简要说明。
输入输出和中断
DMA操作的基本方法
周期挪用（Cycle Stealing)
周期扩散
CPU停机方式
DMA（直接存储器存取）传递方式
周期挪用（Cycle Stealing ）
添加标题
利用CPU不访问存储器的那些周期来实现DMA操作，此时DMAC可以使用总线而不用通知CPU也不会妨碍CPU的工作。这种方法的关键是如何识别合适的可挪用的周期，以避免同CPU的操作发生重叠。
在8086/8088系统中，通过执行中断指令或由CPU本身启动的中断称为内部中断（也称软件中断）。除单步中断外，内部中断无法用软件禁止，即不受中断允许标志IF的影响。 0型中断——除法出错中断 1型中断——单步中断 3型中断——断点中断 4型中断——溢出中断 INT n指令中断
内部中断——软中断
05
7.1.1 数据信息
●在微型机中，数据大致为三种基本类型：
数字量
模拟量
开关量
7.1
外设接口的一般结构
状态信息
READY（准备好信号）表示输入设备已经准备好信息，CPU可执行输入指令从该外设输入数据。 BUSY（忙信号）表示输出设备正在输出信息，即在“忙”着，同时也等于指示CPU等待。
状态信息表示外设当前所处的工作状态
1.中断分类
8086/8088CPU可以处理256种类型的中断源，这些中断源可分为硬件中断和软件中断两大类。
2.中断向量表
在8086系统中，允许引入256种类型中断源（类型码为0～255），相应有256个中断服务程序首址。存放中断地址的一段内存空间称中断向量表。
7.4.1 中断结构 4
1.内部中断的类型
图7-16 ICW3的格式
图7-17 ICW4 的格式
硬件技术基础第七章中断系统
CPU响应中断的条件和过程 CPU响应中断的条件和过程
恢复现场 把所保存的各个内部寄存器的内容和标志位的状态从 堆栈弹出，送回CPU中的原来位置。这个操作在8088 CPU中的原来位置 8088中也 堆栈弹出，送回 CPU中的原来位置。这个操作在8088 中也 是由服务程序中用POP指令来完成的。 POP指令来完成的 是由服务程序中用POP指令来完成的。 开中断与返回 在中断服务程序的最后，要开中断（以便CPU CPU能响应 在中断服务程序的最后，要开中断（以便 CPU能响应 新的中断请求）和安排一条返回指令，将堆栈内保存的IP 新的中断请求）和安排一条返回指令，将堆栈内保存的IP CS值弹出 程序就恢复到主程序中运行。 值弹出， 和CS值弹出，程序就恢复到主程序中运行。
中断系统
教学目的和要求
本章主要介绍中断的基本概念 ， 中断响应过程 ， 8088的中断方式 的中断方式， PC/XT的中断方式 的中断方式， 8088的中断方式，IBM PC/XT的中断方式，之后又介绍了 中断控制器8259 重点掌握中断概念、中断响应过程、 8259， 中断控制器 8259 ， 重点掌握中断概念 、 中断响应过程 、 8088中断方式 中断方式。 8088中断方式。
中断系统
中断的屏蔽:有些中断源产生的中断，可以用编程的方法, 中断的屏蔽:有些中断源产生的中断，可以用编程的方法, CPU不予理睬 不予理睬。 使CPU不予理睬。 CPU响应中断转去执行中断服务程序前， CPU响应中断转去执行中断服务程序前，需要把被中 响应中断转去执行中断服务程序前 断程序的现场信息保存起来，以便执行完中断服务程序后， 断程序的现场信息保存起来，以便执行完中断服务程序后， 接着从被中断程序的断点处继续往下执行，这些现场信息 接着从被中断程序的断点处继续往下执行， 包括程序计数器的内容、CPU的状态信息 的状态信息、 包括程序计数器的内容、CPU的状态信息、执行指令后的 结果特征和一些通用寄存器的内容。 结果特征和一些通用寄存器的内容。 中断处理的隐操作: 中断处理的隐操作:有些信息的保存如程序计数器的内容 等由机器硬件预先安排完成。 等由机器硬件预先安排完成。 中断向量： 中断向量：有些信息的保存是在中断服务程序中预先安排 CPU响应中断 由中断源提供地址信息， 响应中断， 的。CPU响应中断，由中断源提供地址信息，
微机原理与接口技术(第三版) 第7章
4) 中断请求的检测 CPU在每条指令执行的最后一个时钟周期，检测其中断 请求引脚(INTR)有无中断请求信号。如果有中断请求信号， 就把内部的中断锁存器置“1”，在下一个总线周期到来时， 进入中断响应状态。
2. CPU对中断的响应 当CPU响应外设的中断后，还要具体完成一些工作。 1) 关中断 当响应中断后，首先要进行关中断操作。对8086微处理 器，CPU在发出中断响应信号的同时，在内部自动完成关中 断操作。 2) 断点保护 当CPU响应中断源的中断请求后，将停止下一条指令的 执行，把当前相关寄存器的内容压入堆栈，为中断返回做好 准备。
3) 中断的开放 在CPU内部有一个中断允许触发器，用来决定是否响应 CPU中断请求引脚(INTR)送来的中断请求。当中断开放(触 发器为“1”)时，CPU才能响应中断；当关闭中断(触发器 为“0”)时，CPU不响应中断请求。这个中断允许触发器的 状态可以用STI和CLI指令来改变。在CPU复位或是当中断 响应后，CPU就处于中断关闭状态，这样就必须在中断服务 程序中用STI指令来让中断开放。
1. 分时操作 中断技术实现了CPU和外部的并行工作，从而消除了 CPU的等待时间，提高了CPU的利用率。另外，CPU可同时 管理多个外部设备的工作，提高了输入/输出数据的吞吐量。 2. 实时处理 在实时控制系统中，现场定时或随机地产生各种参数、 信息，要求CPU立即响应。利用中断机制，计算机就能实时 地进行处理，特别是对紧急事件能进行实时处理。 3．故障处理 计算机运行过程中，如果出现某些故障，如电源掉电、 运算溢出等，.2 中断的响应过程 1．中断源 所谓中断源，就是引起中断的原因或者发出中断请求的
设备。中断源一般分为两类：内部中断源和外部中断源。内 部中断源即中断源在微处理器内部。
微机原理 微型计算机中断系统剖析
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第九章
② 利用DOS功能调用设置中断服务程序的入口地址表
…… PUSH DS MOV AX，SEG INTRAD; MOV DS，AX MOV DX，OFFSET INTRAD MOV AL，N MOV AH，25H INT 21H POP DS ……
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第九章
3、中断类型号的获取 矢量中断中，中断入口地址依赖中断类型号，中断型号获取
方法：
对于专用中断：除法出错、单步中断、不可屏蔽中断、断点
中断和溢出中断，由CPU分别提供中断类型号0~4；
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：
–由硬件电路设计产生中断类型号。 –可用8259A获取中断类型号。
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第九章
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) 恢复现场(POP reg’s) 中断返回(IRET)
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第九章
2、内部中断（软件中断） 由三种情况引起：
由软中断指令INT n引起
INT n指令，类型号n(0-255)。
由CPU运算错误引起
① 除法出错中断：类型号0 ② 溢出中断：类型号4，由INTO指令引起的中断；
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第九章
2、内部中断（软件中断）（续）
由调试程序debug设置的中断 ① 单步中断：
教材第七章内容
第九章 微型计算机中断系统
9-1 概述
9-2 可屏蔽中断处理过程 9-3 中断优先级和中断嵌套 9-4 可编程中断控制器8259A
中断系统知识点总结
中断系统知识点总结在计算机科学领域，中断系统是一个非常重要的概念。
它允许计算机处理外部事件，比如硬件故障、用户输入和其他一些事件，而不需要等待当前的任务完成。
在本文中，我们将总结中断系统的基本知识点，并讨论它在计算机系统中的重要性。
一、中断的概念1.1 什么是中断中断是一种计算机处理外部事件的机制。
当计算机收到中断信号时，它会立即终止当前正在执行的任务，保存当前状态，并跳转到指定的中断处理程序。
处理完中断后，计算机会回到先前的状态并继续执行原来的任务。
1.2 中断的类型中断可以分为硬件中断和软件中断两种类型。
硬件中断是由外部设备（如输入/输出设备）发送给CPU的信号。
而软件中断则是由计算机内部软件（如操作系统）发起的。
1.3 中断的优点中断能够使计算机立即响应外部事件，提高系统的及时性和实时性。
它还能够减少CPU的空闲时间，提高系统的利用率。
二、中断的原理2.1 中断的触发当外部设备需要CPU的处理时，它会向CPU发送一个中断信号。
CPU收到中断信号后，会立即暂停当前任务，保存当前状态，并跳转到中断处理程序的入口地址开始执行。
2.2 中断的处理流程中断处理流程一般包括以下几个步骤：保存当前状态、中断服务程序的执行、中断结束处理和恢复现场。
在保存当前状态时，CPU会保存当前程序计数器（PC）和程序状态字（PSW）等信息。
然后会跳转到中断服务程序的入口地址执行相应的处理逻辑。
处理完中断后，系统会进行中断结束处理，恢复先前保存的状态，并继续执行先前的任务。
2.3 中断处理的优先级不同的中断可能会有不同的优先级，操作系统需要根据不同中断的紧急程度来优先处理。
一般来说，硬件中断的优先级要高于软件中断，因为硬件故障可能会导致系统崩溃。
而软件中断的优先级则根据具体应用的需求而定。
三、中断系统的实现3.1 中断向量表中断向量表是一个存储中断服务程序入口地址的表格。
当CPU收到中断信号时，会根据中断号在中断向量表中查找相应的中断服务程序入口地址，并跳转到该地址开始执行中断服务程序。
【哈工程】计算机硬件技术基础--10硬基第7章中断
（二）中断标志
1、中断允许标志 在CPU的标志寄存器中的IF标志。表示是否可以响应 外设的中断请求。通常用1来表示允许。 2、中断请求标志 对应每个外设有一位，用来纪录外设的中断请求状态。 有请求时置1，中断处理完后清0。 在PC机中，用8259A来管理外设的中断请求，而在 8051系列的单片机中，该标志也在CPU内部。
栈弹出
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第二节 8086/8088的中断结构
在8086/8088系统中提 供了256种中断类型的 结构，用1个字节进行编 码称为中断类型码；每 个中断类型对应于4个字 节的程序入口地址称为 中断向量；256个中断 向量存放在内存最开始 的1KB的中断向量表中。
00000H
┇ 003FFH ┇
27
11
（三）中断屏蔽
有些硬件中断源的请求可以根据IF标志决定是否响应， 而有些硬件中断源的请求需要一定被响应。 在8086/8088系统中，INTR是可屏蔽中断请求引脚； NMI是不可屏蔽的中断请求引脚。 在PC机系统中，通过8259A管理的外设中断源连在 CPU的INTR引脚上。在8259A内部有8位的中断申请寄存 器和8位的中断屏蔽寄存器，可以对应于8个外设的中断申 请和中断屏蔽。
3
二、中断的定义：
中断定义： CPU执行程序时，由于发生了某种随机的事件(外 部或内部)，引起CPU暂时中断正在运行的程序，转去 执行一段特殊的服务程序(称为中断服务程序或中断处 理程序)，以处理该事件，该事件处理完后又返回被中 断的程序继续执行，这一过程称为中断。 中断请求：外设的硬件和系统软件指令的软件 中断请求。
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中断源识别
软件查询法
中断矢量法。 由中断源提供中断类型号，CPU根据 类型确定中断源。
IBM—PC机中断系统结构分析及其应用
IBM—PC机中断系统结构分析及其应用
韦卫星
【期刊名称】《广西民族大学学报：自然科学版》
【年(卷),期】1996(000)001
【摘要】本文从系统级的角度分析了ＩＢＭ—ＰＣ机中断系统结构，并给出实例说明中断技术的应用．
【总页数】6页(P13-18)
【作者】韦卫星
【作者单位】广西民族学院物理系
【正文语种】中文
【中图分类】N945.11
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1.应用IBM—PC机实现切入式磨床的自适应预报控制系统 [J], 黄民双;李艺
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3.ROM BIOS系统参数在IBM PC机维修中的应用二例 [J], 甘早斌
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将每一个中断源分别与8259A 请求输入端相连.
IR0 →设备1 IR1 → 设备2
8259A
:
IR7
→ 设备8
二、查询识别法：
利用软件或硬件寻找中断源. 1). 软件查询: 程序查询. 具体作法: 编写延时程序段,依次等待各I/O 设备请求的到来.
特点: 电路简单, 费时, 宜外设较少. 中断请求寄存器 2). 查询识别法: 发生中断后,用指令获得中断源. 作法: 读出IRR的内容. 两者的区别: 如:Page 266图7-4
6. 取出服务程序的入口地址. 三、8259A 的工作方式 包括: 优先权设置; 屏蔽设置; 请求的触发方式;中断结束的处理. (一) 优先级设置: 如何确定级别? 采用指令设置和控制. 1. 全嵌套方式: 全嵌套: 严格遵循固定优先原则.
若没有设置,则自动进入本方式. 规定: 优先级次序随序号的递增而 由高变低. 嵌套的实现: 1.当ISR的某位被置1后, PIC就禁 止同级和较低级的中断请求. 2. 不屏蔽比某级高的中断请求. 3. 在服务程序中安排STI.
前者是消极地等待设备发出请求.
后者是主动寻找已发请求的设备.
特点: 电路简单, 费时, 宜外设较少. 中断请求寄存器 2). 查询识别法: 发生中断后,用指令获得中断源. 作法: 读出IRR的内容. 两者的区别: 如:Page 266图7-4
前者是消极地等待设备发出请求.
后者是主动寻找已发请求的设备.
第三节 外部中断
因外部事件而改变正常流程. 它是CPU与外设传送信息的主 要途径. 由NMI或INTR触发. 一、NMI中断 (不受IF位的控制) 1. RAM的R/W发生奇偶校验错. 2. 协处理器的中断请求. 3. 故障性事件.
由硬件保证,该中断的类型码为2. 二、INTR中断 (受IF位的影响). IF=1 允许中断, 也称开中断 IF=0 禁止中断, 也称关中断
0: 20H.
(二 ) 8259A的工作原理 进入中断处理的全过程. 1. 设置IRR: IRRI有效,对应位置1.
IRR
IR4有请求. 2. 据PR,IMR的状态,使INTR有效. 3. 接收INTA. 置1 清0 4. 设置 ISR, IRR 5. 获得中断类型号.
0 0 0 1 0 0过程 1).可屏蔽中断的过程
Ω 接收中断请求. PUSH Ω 等待当前操作结束. Ω 获得中断类型号. Ω F , CS, IP依次进栈 (保护现场). Ω 使IF=0;TF=0 (关中断). Ω 服务程序的入口地址送CS, IP. Ω中断返回 (执行IRET). POP Ω 恢复现场.
则: 原级对应位为1, 暂停处理.转 入高级别处理.
形如:
0 0 0 0 01 0 1
→0 0 0 0 0 1 00
0 0 0 0 0 0 0 0
8. 控制逻辑: 1).由IRR和PR的结果经INTR向 CPU发出中断请求. 2). 接受CPU发回的INTA.
3). 含七个8位寄存器,可用I/O指令 进行读写. 第一组: ICW: ICW1 ~ ICW4. 初始化命令字. 由加电时设置. 第二组: OCW: OCW1 ~ OCW3. 操作命令字.用于中断设置及管理. 均由编程设置. 1: 21H. 共用两个口地址. A0={
2). 不可屏蔽中断的过程 ▼ 不受IF, TF的控制. ▼ 无需类型号(类型号固定为2号). 其余与 1) 完全相同. 2. 内部中断的过程 ♂由指令或硬件提供类型号. ♂无INTA周期. ♂除单步外,不受IF控制.
♂除单步外,内部先于外部中断.
♂仍需可屏蔽中断的 3), 4), 5).
三、中断向量表的设置方法
中断向量表: 见Page 132 图3-18 存储中断服务程序入口地址的 专用存储区. 从00000H~003FH共1024个单元.
中断向量表的构成
从00000H开始,每连续的 4 个存 储单元存放一个入口地址. 前两个单元是偏移量(IP). 后两个单元是服务程序所在段 的段地址(CS). 共可存放256种中断向量. 并分别命名为类型0,类型1·· ·· ·.
1. 自动结束: 利用INTA的第二个负脉冲的后 沿执行EOI.
▁ ▏▏ ▁↖
n ▁
2. 普通中断结束方式 由CPU发EOI指令,将ISR中最高 级的对应位清0. 特点:勿需指出已结束中断的级别.
EOI
3. 特殊中断结束方式 不仅通知有中断处理结束,而且 告诉其级别. 作法: IMR某位置1, ISR自动清0. 特点: 适用于非全嵌套方式. (四) 连接系统总线的方式 解决PIC与系统的连接. 对PIC而言,连接方式有: 1. 缓冲方式:
一、 ICW: 决定PIC的工作方式. 由用户的初始化程序完成设置. 初始化的任务: 1). 设定请求信号的有效方式. 2). 是否级联?
中断服务程序入口地址的形成: 将中断类型号 n * 4 可得表中地址. (4n:4n+1) →(IP) (4n+2:4n+3) → (CS) 如: NMI中断的类型号为2,则: (IP)=00008H:00009H. (CS)=0000AH:0000BH.
中断类型号与向量表的对应关系
0~4号: 厂家规定 范围：00000H~00013H 5~31号: 保留或专用 00014H~0007FH 范围： 32~255号: 用户可用的 范围：00080H~003FFH
2).第I位为0,则IRI未被禁止. 3). 屏蔽与CPU的屏蔽是不同的. 6. 优先权分析器 (PR) 识别和管理各中断源的优先级别. 对IRR中所有为1的位按优先规 则进行判断. 分析规则如下(PC 机配置): 1). 固定优先: 由高到低. IR0 (定时器) IR1
IR2 (CRT) IR3 (未用) IR4 (RS232) IR5 (硬盘) IR6 (软盘) IR7 (打印机) 其中:IR0,IR1已在主机内接好,其 余的接在扩展槽上. Page 248 2). 上述规则可编程重新定义.
形如:
IR4请求
为IR4服务 IR2请求
返回主程序
为IR2服务 IRET2
为IR4服务
2. 特殊全嵌套方式: 用于级联方式. 不作要求. 3. 自动循环方式: 用于处理级别相同的中断源. 使中断源被响应的概率完全相同. 规则: 某级若被响应,自动轮为最低. 设初始状态为: IR0,IR1,· IR7. · · 若IR5有请求且被响应后,则变为: IR6,IR7,IR0,IR1,· IR5. · ·
中断类型码的确定
由外设提供, 8259A进行识别. 其过程见Page 47 图2-13
第四节 中断的优先权管理
目的:确定中断被响应的先后次序. 实质: 怎样寻找中断源. 1. 多个中断源单独发出请求. 由中断管理机构决定. 2. 多个中断源同时发出请求. NMI 先于INTR.
中断源的管理方法
一、单独输入法:
2. 边沿触发方式: 由无效跳变为有效来触发IRI. 适用于不希望产生重复响应或中 断请求信号是一个短暂脉冲. 下列连接应采用什么方式?
IRI
或 门
设备1 设备2 设备3
PIC
边沿触发
3. 查询方式： 当IF=0,IRI无用时. 用软件来识别中断源的类型号.
详情见8259A的编程中的OCW3.
四 、初始化命令字和操作命令字
1 0 0 0 0 0 0 1
IR7, IR0的请求被禁止.
2. 特殊屏蔽方式: 用于动态地改变系统优先级别. 使其在服务过程中,不仅能响应 较高级的中断请求,也能响应低级 别的中断请求. 作法: IMR对应位置1, ISR对应位请0. (三) 中断结束的处理方式 中断结束: 服务程序完毕;ISR对应位请0.
8259A
· · 接口 · 接口
外设 外设 外设
第五节 可编程中断控制器
8259A的概况 简记为PIC. 28脚,双列直插式. 每片PIC能管理8个中断源,但每 次只给CPU提供一个请求信号. 在PC中只有一片PIC. 而PC/AT中有两片PIC. 8259A的主要任务或功能.
1. 接收各级中断源的中断请求. 2. 完成中断判优. 3. 由INTR向CPU 发中断请求. 4. 且向CPU 提供中断类型号. 5. 屏蔽中断. 一、引脚特性 IR0~IR7： 接收外设的8个请求信号. INTA: 与CPU相连的应答信号. A0: 用于初始化和操作状态选择.
3). 硬件查询法 利用逻辑电路寻找中断源. 常采用菊花链系统. Page268 图7-5 工作原理： 1. INTA的传递. 2. 接收后的阻截. 3. 接收后的撤销. 特点: 距CPU越近,优先级越高.
三、专用芯片管理法
利用可编程芯片8259A实现优先 权管理. CPU
INTR
IRQ0 INTA IRQn
IR7 IR6
· · · · IR1 IR0 · · · · · · · ·
每个IRI一位,有请求对应位置1. 由其内容确定类型号,识别中断源.
0 0 0 0 0 0 1 0
则类型号为02H, IR1有中断请求. 5. 中断屏蔽寄存器(IMR): 8位. 用于存放对IR0~IR7的禁止情况. 1). 第I位为1,则IRI被屏蔽.
系统总线
DB
8286
DB
8259A
适用于级联方式
2. 非缓冲方式: 无8286作驱动. 直接经数据总线缓冲器与DB相连. 适用于单片或为数不多的级联. (五) 引入中断的请求方式 中断请求的触发或有效方式. 1. 电平触发:高电平或低电平有效. 常用于需重复执行当前服务程序. 使得执行EOI后,PIC可识别IRI的 有效电平,实现再次响应.
4. 特殊循环方式: 由用户指定最低级. 目的是使用户有控制循环的能力. 作法: 用置位优先权设定. 在ISR中将对应位强行置1.