计算机组成与结构第8章 输入输出子系统

四、中断请求逻辑与屏蔽
中断控制器（如使用集成芯片Intel 8259），内含一个屏蔽字寄存器， CPU将屏蔽字送入其中。
五、中断判优
中断控制器可实现中断判优 具体方法
一般优先顺序为故障、DMA请求、外设中断请求
六、中断响应与中断处理
1．中断响应方式与条件 2．获取中断服务程序的入口地址
3．中断响应过程
为了能切换到中断处理程序，在中断周期需要完成经下4项操作： （1）关中断 为了保证本次中断响应过程不受干扰，在进入中断周期后 ，首先关中断（如设TIEN=0），以禁止CPU响应其它中断请求。
（2）保存断点 程序计数器PC保存了现行程序的后继指令的地址，称为 断点。为了在完成中断处理后能继续执行该程序，必须将断点压入堆栈 进行保存。 （3）获取中断服务程序的入口 被批准的中断源接口通过总线向CPU送 入向量地址，CPU根据该向量地址访问中断向量表，从中读取中断服务 程序的入口地址。
多重中断嵌套
七、中断控制器举例
Intel 8259芯片是具有28脚 的可编程中断控制芯片，是 微机中广泛使用的中断控制 器。具有中断源屏蔽、优先 级判别及中断类型号生成等 功能。右图为8259外部的引 脚信号。 它内部有IRR、IMR、ISR等 主要寄存器。其内部结构如 下图所示。
2．获取中断服务程序的入口地址（续）
(3)向量中断方式的实现 当CPU响应中断请求时，首 先向8259发送INTA；然后通 过数据总线从8259取回被批 准请求源的中断类型码；乘 以4，形成向量地址；接着访 问主存，从中断向量表中读 取服务程序入口地址；之后 转向服务程序。例如，如果 类型编码为0，则从0号单元 开始，连续读取4字节的入口 地址。如果类型编码为1，则 从4号单元至7单元，读取入 口地址，依此类推。
（1）保护现场： 在正式进行中断处理前，需要先将CPU寄存器组的内容压 入堆栈保存。 （2）多重中断嵌套（详细过程见教材） 多重中断策略允许在服务处理过程中响应、处理优先级别 更高的中断请求，实现中断嵌套。 （3）单级中断 单级中断不允许CPU在执行一个中断服务程序的过程中不 其他中断中断请求打断，而只能在中断服务程序执行结束 并且返回原程序后，才能接收新的中断请求。
（4）转向程序运行状态 在中断周期结束时，通过微命令操作1→FT，使 中断周期切换到取指周期，以开始执行中断服务程序。 以上操作是在中断周期中直接通过CPU的硬件逻辑实现的，是CPU的固 有操作功能，并不需要编制程序实现，因此称为中断隐指令操作。
4．中断处理过程
表8-1 中断处理过程
Fra Baidu bibliotek
多重中断方式
计算机组成原理
第8章 输入/输出子系统
第8章 输入/输出子系统
主要内容： 8.1 I/O接口概述
8.2 I/O接口与中断方式
8.3 I/O接口与DMA方式
输入/输出数据的控制方式
CPU与外设之间数据交换（输入/输出）的控制方 式有：
（1）直接程序控制方式 （2）中断控制方式 （3）直接存储器存取（DMA）方式。
二、中断方式的应用
应用于中、低速I/O设备管理，实现CPU与外设并行工作， 如键盘、打印机 故障处理 实时处理
三、中断请求与中断源
PC机的中断源：
内部 中断
包括： 除法出错 单步中断 断点中断 溢出中断等
微 处 理 器 中 断 逻 辑
外部 中断 可屏蔽 INTR
中断
外部中断 控制器
IREQ0 IREQ1 IREQ2 ： IREQ7
2．获取中断服务程序的入口地址
(1)向量中断方式的概述 中断向量:就是所有中断服务程序在主存中的入口地址及 其状态字的统称 中断向量表:就是由所有的中断服务程序入口地址（包括 状态字）组成的表格
向量地址:就是访问中断向量表的地址
(2)向量中断方式的工作机制：将各个中断服务程序的入口地 址组成中断向量表；在响应中断时，由硬件直接产生对应于 中断源的向量地址；按该地址访问中断向量表，从中读取中 断服务程序的入口地址，由此转向中断服务程序，进行中断 处理。这些工作通常在中断周期中由硬件直接实现。
3．中断响应过程
4．中断处理过程
1．中断响应方式与条件
（1）CPU的中断响应方式： 使用屏蔽字来屏蔽某些中断源
使用中断标志位来启用或禁止中断
在程序状态字中设置优先级字段 （2）中断响应的条件
有中断请求信号发生，如IREQi或INT； 中断请求未被屏蔽； CPU 处于开中断状态，即“允许中断”触发器 TIEN=1 或程序状态字 PSW的“中断允许”标志位IF=1； 无更重要的事要处理，如因故障引起的内部中断，或优先级更高的 DMA请求等； 一条指令刚好执行结束且不是停机指令。
三、中断请求与中断源
模型机硬件中断源分为: 内部中断源：包括掉电中断、溢出中断、校验错中断等。 外部中断源，包括： IREQ0——系统时钟，如日历钟； IREQ1——实时时钟，供实时处理用； IREQ2——通信中断，组成多机系统或连网时用； IREQ3——键盘； IREQ4——CRT显示器； IREQ5——硬盘； IREQ6——软盘； IREQ7——打印机。
中断隐指令 关中断
保存断点及PSW 取中断服务程序入口地址及新PSW 中断服务程序 保护现场 送新屏蔽字 开中断
单级中断方式
关中断
保存断点及PSW 取中断服务程序入口地址 及新PSW 保护现场
服务处理（允许响应更高级别请求）
关中断 恢复现场及原屏蔽字 开中断 返回
服务处理
恢复现场 开中断 返回
4．中断处理过程
8.2 I/O接口与中断方式
一、中断的定义 二、中断的应用
三、中断请求与中断源
四、中断请求逻辑与屏蔽 五、中断判优
六、中断响应与中断处理
七、中断控制器举例
一、中断的定义
中断，是指CPU在执行正常程序的过程中， 为处理一些紧急发生的情况，暂时中止当前正在 执行的程序，转而对该紧急事件进行处理，并在 处理完后返回原来被中止的程序处继续执行的过 程。