中断向量表
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西华大学电气信息学院 郑海春
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。
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中断向量表
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• 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
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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。
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7.3.1 8086/8088CPU的中断结构体系
8086/8088 CPU NMI 除法出错 单步（TF=1） INT 3 断点 INTO 溢出 辑 INT n 指令 中 断 逻 INTA INTR 8259A 非屏蔽中断请求
专 用 中 断
可 屏 蔽 中 断 源
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7.2.2 CPU响应中断的条件
1. 设置中断请求触发器（也即要有中断请求）
设置中断请求的情况
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2. 设置中断屏蔽触发器 只有接口电路中的中断 屏蔽触发器为“ 1” 时， 外设的中断请求才能被 送出至CPU，从而增加了 控制的灵活性。可把8个 外设的中断屏蔽触发器 组成一个端口，用输出 指令来控制它们的状态。 具有中断屏蔽的接口电路
方法二：采用DOS系统功能调用。即INT 21H的25H 号功能调用。
（设置中断向量 DS：DX=中断向量 AL=中断类型号）
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例题：把中断类型号为84H的中断服务程序放在 1234：5670H开始的内存区域，该中断向量在向 量表中的地址为84H * 4=210H，那么应该在0段 的0000：0210H ~ 0000：0213H这4个单元中依次 存放70H，56H，34H和12H。
软件中断
硬件中断
可屏蔽中断请求
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1．软件中断（内部中断）
软件中断的特点是：
1）是指令中指定的，或隐含的，或是预定的。 2）CPU不执行中断响应总线周期INTA。 3 ）除单步中断外，其他内部中断的优先级都比 外部中断的要高，都不能被屏蔽（禁止）。
4 ）单步中断的优先级是所有中断里最低的，它 可以用中断允许标志位TF置0来屏蔽。
• 8086有一个简单而又多功能的中断系统。任何一种 中断，CPU响应以后，都是要保护断点、和保护现 场，然后转入各自的中断服务程序。在8086中各种 中断如何转入各自的中断服务程序呢？
• 8086在内存的前1KB（地址00000H～003FFH）建立 了一个中断向量表，可以容纳256个中断向量，每 个中断向量占用4个字节。在这4个字节中，包含着 这个中断向量的服务程序的入口地址——前两个字 节为服务程序的IP，后两个字节为服务程序的CS。
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2．硬件中断（外部中断）
（1）非屏蔽中断NMI：不受中断允许标志IF的影 响，它总是被CPU接受的；
（ 2 ）可屏蔽中断 INTR ：是否响应 INTR 的请求， 取决于中断允许标志位IF的状态。
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3．中断向量表的初始化
方法一：将中断服务程序的入口地址直接装入中断 向量表中。
MOV MOV MOV ADD DS,AX SI,0210H ; 84H*4 Dห้องสมุดไป่ตู้:[SI], 5670H SI,2
MOV
DS:[SI],1234H
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用方法二实现中断向量表的初始化：
功能调用。DOS功能调用指令INT 21H的25号功能可以 设置中断向量。在执行INT 21H前，预置参数是： AH=25H；AL=中断类型号；DS：DX中预置中断向量。 MOV AH，25H；功能号
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中断引起程序转移示意图
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7.1.2 为什么要用中断
（1）同步操作： 快速CPU与慢速外设的同步(并行)工作。
（2）故障处理：
同机器硬件错误有关的应急事件的处理。 （3）实时处理： 在工业控制中使用的实时微机控制系统。
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用方法一实现中断向量表的初始化：（1） 在程序设计时，定义如下格式的数据段： VECDATA ORG SEGMENT 84H*4 AT 0 ；$=0210H
VINSUB
VECDATA
DW
ENDS
5670H，1234H
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用方法一实现中断向量表的初始化：（2） MOV AX,0
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4. 现行指令执行结束
CPU在现行指令结束后响应中断，即运行到指令周期 的最后一个 T 状态时， CPU才采样 INTR 线。若发现有 中断请求，则进入中断响应周期。
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总结：CPU响应中断的条件 1）设置中断请求触发器，发出中断请求信号 2）设置中断屏蔽触发器，当此触发器为“1”时， 允许外设的中断请求才能被送出至CPU。
MOV
MOV
AL，84H ；中断类型号
BX，1234H
MOV
MOV
DS，BX
预置中断向量中的段地址
DX，5678H；预置中断向量的偏移地址
INT
21H；设置中断向量
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7.3.2 8086/8088中断优先级
中断源
除法错、断点中断、INTO、INT n NMI INTR 单步 最低
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6. 开中断与返回 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（IRET），将 堆栈内保存的IP和CS值弹出，运行就恢复到主程序。
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中断服务程序框图与程序示例
中断服务程序入口
CPU 响应中断后 自动关中 断 保护现场 起始部分 开中断 中断服务 关中断 恢复现场 开中断 中断返回 结尾部分 主体部分 入口地址： PUSH PUSH PUSH PUSH PUSH PUSH PUSH PUSH STI ∶ CLI POP POP POP POP POP POP POP POP STI IRET AX BX CX DX SI DI SP BP ；保护现场
3）CPU处于开中断状态。
4）CPU在一条现行指令结束之后响应中断。
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7.2.3 CPU对中断的响应
1. 关中断 8086在CPU响应中断后，发出中断响应信号
INTA的同时，内部自动地实现关中断（IF=0）。
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2. 保留断点 CPU响应中断，并且把下一条将要执行指令的地
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3.高级中断源能中断低级的中断处理
当CPU正在处理中断时，能响应更高级别的 中断请求，而屏蔽掉同级或较低级别的中 断请求。
（单级中断处理和多级中断处理：单级中断 处理不允许其他设备再中断 CPU 的程序；多 级中断处理允许优先级高的中断打断优先级 低的中断服务程序。）
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址，也即IP和CS推入堆栈保留，以备中断处理
完毕以后，能返回主程序。
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3. 保护现场
为了使中断处理程序不影响主程序的运行，故要 把断点处的有关的各个寄存器的内容和标志位的 状态，推入堆栈保护起来。8086系统是由软件 （即在中断服务程序中）把要用到的寄存器的内 容用PUSH指令推入堆栈。
B 请求
A、C 请求
（a）ＣＰＵ
B 处理
CPU
A 处理
CPU
C 处理
CPU
B 处理 （b）ＣＰＵ
A 处理
B 处理 CPU
C 处理 CPU
优先权关系：A>B>C （a）单级中断处理（b）多级中断处理 同时多个中断请求的处理方法示意图
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7.1.4 中断类型号和中断向量表
微机原理及应用
主讲：郑海春
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第7章 中断系统
• 7.1 中断系统基本概念
• 7.2 中断的处理过程
• 7.3 IBM-PC机中断系统结构
• 7.4 Intel 8259A可编程中断控制器
• 7.5 8259A编程举例
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7.1 中断系统基本概念
• 7.1.1 什么是中断 • 7.1.2 为什么要用中断 • 7.1.3 中断系统的功能 • 7.1.4 中断类型号和中断向量表
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7.1.1 什么是中断
计算机在正常执行程序的过程中，当出现某 些异常事件或某种外部请求时，处理器就暂停 执行当前程序，而转去执行对异常事件或某种 外部请求的处理操作。当处理完毕后，CPU再 返回到被暂停的程序继续执行，这个过程称为 程序中断。 中断是微处理器与外部设备交换信息的一种 方式。
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7.2 中断的处理过程
• 7.2.1 概述 • 7.2.2 CPU响应中断的条件 • 7.2.3 CPU对中断的响应
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7.2.1 概述
处理一个中断的过程，就是妥善处理以下一些基本 问题的过程：
1）何时检查中断输入信号。（ CPU在每一个指令周 期的最后一个T状态采样INTR线，以决定是否进入 中断响应周期） 2）如何把控制转给中断服务程序。（中断向量表） 3）如何保护和恢复中断的现场。（堆栈） 4）如何识别优先级较高的中断。（优先权排队） 5）如何开放和关闭中断。（STI 、CLI）
优先级
最高
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7.3.3 IBM-PC/XT的中断控制逻辑
（ 1 ）内部中断源：除法错引起的中断、单步中 断、溢出引起的中断、执行中断指令 INT （包括 INT 3 断点中断）引起的中断。 （2）非屏蔽中断NMI：系统板上存储器奇偶校验 错、 I/O 通道中的插件奇偶校验错、 8087 协处理 器请求中断。 （ 3 ）可屏蔽中断 INTR ：外部设备请求中断时， 是通过INTR引脚向8088CPU请求可屏蔽中断。
BP SP DI SI DX CX BX AX
；开中断 ；中断服务 ；关中断 ；恢复现场
；开中断 ；中断返回
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7.3 IBM-PC机中断系统结构
•7.3.1 8086/8088CPU的中断结构体系
•7.3.2 8086/8088中断优先级
•7.3.3 IBM-PC/XT的中断控制逻辑
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4. 给出中断入口，转入相应的中断服务程序
8086是由中断源提供的中断矢量形成中断入口地 址（即中断服务程序的起始地址）。
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5. 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8086中也是由中断服务程序中的POP指令来 完成的。
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。
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中断向量表
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• 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
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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。
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7.3.1 8086/8088CPU的中断结构体系
8086/8088 CPU NMI 除法出错 单步（TF=1） INT 3 断点 INTO 溢出 辑 INT n 指令 中 断 逻 INTA INTR 8259A 非屏蔽中断请求
专 用 中 断
可 屏 蔽 中 断 源
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7.2.2 CPU响应中断的条件
1. 设置中断请求触发器（也即要有中断请求）
设置中断请求的情况
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2. 设置中断屏蔽触发器 只有接口电路中的中断 屏蔽触发器为“ 1” 时， 外设的中断请求才能被 送出至CPU，从而增加了 控制的灵活性。可把8个 外设的中断屏蔽触发器 组成一个端口，用输出 指令来控制它们的状态。 具有中断屏蔽的接口电路
方法二：采用DOS系统功能调用。即INT 21H的25H 号功能调用。
（设置中断向量 DS：DX=中断向量 AL=中断类型号）
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例题：把中断类型号为84H的中断服务程序放在 1234：5670H开始的内存区域，该中断向量在向 量表中的地址为84H * 4=210H，那么应该在0段 的0000：0210H ~ 0000：0213H这4个单元中依次 存放70H，56H，34H和12H。
软件中断
硬件中断
可屏蔽中断请求
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1．软件中断（内部中断）
软件中断的特点是：
1）是指令中指定的，或隐含的，或是预定的。 2）CPU不执行中断响应总线周期INTA。 3 ）除单步中断外，其他内部中断的优先级都比 外部中断的要高，都不能被屏蔽（禁止）。
4 ）单步中断的优先级是所有中断里最低的，它 可以用中断允许标志位TF置0来屏蔽。
• 8086有一个简单而又多功能的中断系统。任何一种 中断，CPU响应以后，都是要保护断点、和保护现 场，然后转入各自的中断服务程序。在8086中各种 中断如何转入各自的中断服务程序呢？
• 8086在内存的前1KB（地址00000H～003FFH）建立 了一个中断向量表，可以容纳256个中断向量，每 个中断向量占用4个字节。在这4个字节中，包含着 这个中断向量的服务程序的入口地址——前两个字 节为服务程序的IP，后两个字节为服务程序的CS。
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2．硬件中断（外部中断）
（1）非屏蔽中断NMI：不受中断允许标志IF的影 响，它总是被CPU接受的；
（ 2 ）可屏蔽中断 INTR ：是否响应 INTR 的请求， 取决于中断允许标志位IF的状态。
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3．中断向量表的初始化
方法一：将中断服务程序的入口地址直接装入中断 向量表中。
MOV MOV MOV ADD DS,AX SI,0210H ; 84H*4 Dห้องสมุดไป่ตู้:[SI], 5670H SI,2
MOV
DS:[SI],1234H
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用方法二实现中断向量表的初始化：
功能调用。DOS功能调用指令INT 21H的25号功能可以 设置中断向量。在执行INT 21H前，预置参数是： AH=25H；AL=中断类型号；DS：DX中预置中断向量。 MOV AH，25H；功能号
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中断引起程序转移示意图
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7.1.2 为什么要用中断
（1）同步操作： 快速CPU与慢速外设的同步(并行)工作。
（2）故障处理：
同机器硬件错误有关的应急事件的处理。 （3）实时处理： 在工业控制中使用的实时微机控制系统。
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用方法一实现中断向量表的初始化：（1） 在程序设计时，定义如下格式的数据段： VECDATA ORG SEGMENT 84H*4 AT 0 ；$=0210H
VINSUB
VECDATA
DW
ENDS
5670H，1234H
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用方法一实现中断向量表的初始化：（2） MOV AX,0
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4. 现行指令执行结束
CPU在现行指令结束后响应中断，即运行到指令周期 的最后一个 T 状态时， CPU才采样 INTR 线。若发现有 中断请求，则进入中断响应周期。
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总结：CPU响应中断的条件 1）设置中断请求触发器，发出中断请求信号 2）设置中断屏蔽触发器，当此触发器为“1”时， 允许外设的中断请求才能被送出至CPU。
MOV
MOV
AL，84H ；中断类型号
BX，1234H
MOV
MOV
DS，BX
预置中断向量中的段地址
DX，5678H；预置中断向量的偏移地址
INT
21H；设置中断向量
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7.3.2 8086/8088中断优先级
中断源
除法错、断点中断、INTO、INT n NMI INTR 单步 最低
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6. 开中断与返回 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（IRET），将 堆栈内保存的IP和CS值弹出，运行就恢复到主程序。
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中断服务程序框图与程序示例
中断服务程序入口
CPU 响应中断后 自动关中 断 保护现场 起始部分 开中断 中断服务 关中断 恢复现场 开中断 中断返回 结尾部分 主体部分 入口地址： PUSH PUSH PUSH PUSH PUSH PUSH PUSH PUSH STI ∶ CLI POP POP POP POP POP POP POP POP STI IRET AX BX CX DX SI DI SP BP ；保护现场
3）CPU处于开中断状态。
4）CPU在一条现行指令结束之后响应中断。
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7.2.3 CPU对中断的响应
1. 关中断 8086在CPU响应中断后，发出中断响应信号
INTA的同时，内部自动地实现关中断（IF=0）。
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2. 保留断点 CPU响应中断，并且把下一条将要执行指令的地
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3.高级中断源能中断低级的中断处理
当CPU正在处理中断时，能响应更高级别的 中断请求，而屏蔽掉同级或较低级别的中 断请求。
（单级中断处理和多级中断处理：单级中断 处理不允许其他设备再中断 CPU 的程序；多 级中断处理允许优先级高的中断打断优先级 低的中断服务程序。）
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址，也即IP和CS推入堆栈保留，以备中断处理
完毕以后，能返回主程序。
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3. 保护现场
为了使中断处理程序不影响主程序的运行，故要 把断点处的有关的各个寄存器的内容和标志位的 状态，推入堆栈保护起来。8086系统是由软件 （即在中断服务程序中）把要用到的寄存器的内 容用PUSH指令推入堆栈。
B 请求
A、C 请求
（a）ＣＰＵ
B 处理
CPU
A 处理
CPU
C 处理
CPU
B 处理 （b）ＣＰＵ
A 处理
B 处理 CPU
C 处理 CPU
优先权关系：A>B>C （a）单级中断处理（b）多级中断处理 同时多个中断请求的处理方法示意图
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微机原理及应用
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第7章 中断系统
• 7.1 中断系统基本概念
• 7.2 中断的处理过程
• 7.3 IBM-PC机中断系统结构
• 7.4 Intel 8259A可编程中断控制器
• 7.5 8259A编程举例
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• 7.1.1 什么是中断 • 7.1.2 为什么要用中断 • 7.1.3 中断系统的功能 • 7.1.4 中断类型号和中断向量表
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7.1.1 什么是中断
计算机在正常执行程序的过程中，当出现某 些异常事件或某种外部请求时，处理器就暂停 执行当前程序，而转去执行对异常事件或某种 外部请求的处理操作。当处理完毕后，CPU再 返回到被暂停的程序继续执行，这个过程称为 程序中断。 中断是微处理器与外部设备交换信息的一种 方式。
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7.2 中断的处理过程
• 7.2.1 概述 • 7.2.2 CPU响应中断的条件 • 7.2.3 CPU对中断的响应
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7.2.1 概述
处理一个中断的过程，就是妥善处理以下一些基本 问题的过程：
1）何时检查中断输入信号。（ CPU在每一个指令周 期的最后一个T状态采样INTR线，以决定是否进入 中断响应周期） 2）如何把控制转给中断服务程序。（中断向量表） 3）如何保护和恢复中断的现场。（堆栈） 4）如何识别优先级较高的中断。（优先权排队） 5）如何开放和关闭中断。（STI 、CLI）
优先级
最高
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7.3.3 IBM-PC/XT的中断控制逻辑
（ 1 ）内部中断源：除法错引起的中断、单步中 断、溢出引起的中断、执行中断指令 INT （包括 INT 3 断点中断）引起的中断。 （2）非屏蔽中断NMI：系统板上存储器奇偶校验 错、 I/O 通道中的插件奇偶校验错、 8087 协处理 器请求中断。 （ 3 ）可屏蔽中断 INTR ：外部设备请求中断时， 是通过INTR引脚向8088CPU请求可屏蔽中断。
BP SP DI SI DX CX BX AX
；开中断 ；中断服务 ；关中断 ；恢复现场
；开中断 ；中断返回
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7.3 IBM-PC机中断系统结构
•7.3.1 8086/8088CPU的中断结构体系
•7.3.2 8086/8088中断优先级
•7.3.3 IBM-PC/XT的中断控制逻辑
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4. 给出中断入口，转入相应的中断服务程序
8086是由中断源提供的中断矢量形成中断入口地 址（即中断服务程序的起始地址）。
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5. 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8086中也是由中断服务程序中的POP指令来 完成的。