微机接口技术及其应用 (4)
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第4章 可编程中断控制接口芯片8259A
4.1 中断系统 4.2 可编程中断控制器8259A 习题与思考题
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中断控制输入/输出方式是CPU与外设交换信息的一种 主要的输入/输出传送方式，中断控制技术是计算机发展中 的一种主要技术。中断控制方式使外设具有一定的主动权， 即只有在外设需要服务时，它才通过中断控制器接口向CPU 提出申请服务。这样，CPU就不必反复去查询外设的状态， 从而克服了程序查询导致CPU效率低的缺点。
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8088/8086中断系统在内存0段的0～03FFH区域建立了一 个中断矢量表，该表总共可以容纳256个中断矢量。中断矢 量按照规定放入中断矢量表中。在8088/8086系统中，每个 中断矢量占4个存储单元，其中前两个存储单元存放中断服 务程序入口地址的偏移量，即IP值，后两个单元存放中断服 务程序入口地址的段地址，即CS值。IP值和CS值存放时都 按低位在前、高位在后的原则，按照中断类型的序号(0～ 255)，将对应的中断矢量在内存的0段0单元开始有规则地按 顺序进行排列。这样，只要有中断类型码，就可根据中断类 型码与中断矢量所在位置之间的对应关系，很方便地判断出 中断关系矢量表的地址，即
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【例4-2】 中断类型码为10H的中断所对应的中断矢量
存放在0段以0040H开始的4个存储单元中(即10H×4 = 40H)，如果从0040H开始的4个单元中的值分别为42H、 44H、46H、48H，那么该系统中的10H中断所对应的中断矢 量为4846H、4442H。中断矢量表如表4-1所示。
我们可以这样分析： 25H所对应的中断矢量被存入在中断矢量表中的位置是： 25H×4=94H(进行十六进制运算)，即放在0段的0094H、 0095H、0096H、0097H这4个连续的存储单元中，如图4-2所 示。
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图4-2 25H所对应的中断矢量被存入中断矢量表中的位置
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中断类型码在对应的中断矢量表中所处位置之间的对应 关系如图4-3所示。图4-3还表明了各种类型的中断在中断矢 量表中的位置。
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CS:IP 0000:0040H 0000:0041H 0000:0042H 0000:0043H
…
表4-1 中 断 矢 量 表
Memory 42H 44H 46H 48H …
中断矢量 IP 的值
CS 的值 …
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如果一个系统中的中断类型码为25H的中断其中断服务 程序存放在以2345H:7890H开始的内存区域中，那么，中断 类型码为25H的中断矢量在中断矢量表中又是如何存放的呢?
随着计算机系统结构的不断改进以及计算机技术的飞速 发展，中断的适用范围也在不断地扩大。除了原有的硬件中 断，又出现了内部中断，并逐步形成了一个完整的中断系统。 完整的中断系统是指实现中断过程的手段，包括硬件和软件， 即为了实现中断功能而设置的各种硬件和软件。
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本章将在讲述8088/8086中断系统中各类中断的功能、 特点以及中断向量的形成等内容的基础上，进一步介绍中断 控制器接口，可编程中断控制器8259A的结构、功能、工作 方式、编程方法以及应用。
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图4-3 8086/8088中断矢量表
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【例4-3】 某中断的中断类型码为68H，如图4-4所示
的中断操作过程如下： (1) 取中断类型码68H； (2) 计算中断向量地址68H×4=01A0H； (3) 取中断入口地址的偏移地址送入IP，IP=2050H，段
地址送入CS，CS=A000H； (ห้องสมุดไป่ตู้) 转向中断服务程序； (5) 中断返回到INT 68H指令的下一条指令。
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图4-1 8086/8088中断源的分类
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图4-1中，硬件中断是通过外部的硬件产生的，又称为 外部中断。外部中断又分为可屏蔽中断和非屏蔽中断。可屏 蔽中断通过CPU的INT端进入CPU。可屏蔽中断只有当中断 允许标志IF=1时，才能被CPU响应。在一个系统中，如果通 过与中断控制器8259A配合，可屏蔽中断可以有一个或多个。 而非屏蔽中断则是通过NMI端引入CPU的，它不受中断允许 标志IF的屏蔽，一个系统中一般只允许有一个非屏蔽中断。
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内部中断又分为微处理器内部中断(如除数为0中断、单 步中断等)和由中断指令引起的软件中断。软件中断是CPU 根据软件中的某条指令或者软件对标志寄存器中某个标志进 行设置而产生的。由于软件中断的产生过程完全和硬件电路 无关，因此一般又称为内部中断。
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4.1.2 中断类型码与中断矢量表
在8088/8086的中断系统中，无论是外部中断还是内部 中断，每一个中断源都分配一个确定的中断类型码，即0～ 255。每个中断类型码对应一个中断矢量，这些中断矢量按 照低地址存放IP值，高地址存放CS值的规律存放在内存的0 段中，形成了一个中断矢量表。因此，当CPU响应中断后， 根据每个中断源提供的中断类型码，便能自动从中断矢量表 中取出相应的中断矢量。所谓中断矢量，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矢量。
中断矢量表地址 = 中断类型码×4
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【例4-1】 中断类型码为21H的中断，其中断向量存放
在以0000:0084H(4×21H=84H)开始的4个字节单元中。 计算出中断向量地址后，只要将4n和4n+1单元的内容装
入IP，将4n+2和4n+3单元的内容装入CS，即可转入中断服 务程序。
注意：在80386以后的微机中，由于虚拟内存及保护方 式的出现，中断向量表不再固定存放在00000H～003FFH区 域中(中断向量表的名字也改为中断描述符表IDT)，而可以 位于内存的任意区域，表的首地址放在CPU内部的IDT基址 寄存器中。每个表项也从4个字节增加到了8个字节，包括2 字节的选择器、4字节的偏移量和2字节的其他属性。
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4.1 中 断 系 统
4.1.1 8088/8086的中断分类
8088/8086具有一个强有力的中断系统，它可以处理256 种向量中断。每个中断对应一个类型码，这256种中断对应 的中断类型码为0～255。如果按照产生中断的方法来分，所 有的256种中断可以分为两大类：外部中断和内部中断。 8088/8086中断源的分类如图4-1所示。
4.1 中断系统 4.2 可编程中断控制器8259A 习题与思考题
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中断控制输入/输出方式是CPU与外设交换信息的一种 主要的输入/输出传送方式，中断控制技术是计算机发展中 的一种主要技术。中断控制方式使外设具有一定的主动权， 即只有在外设需要服务时，它才通过中断控制器接口向CPU 提出申请服务。这样，CPU就不必反复去查询外设的状态， 从而克服了程序查询导致CPU效率低的缺点。
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8088/8086中断系统在内存0段的0～03FFH区域建立了一 个中断矢量表，该表总共可以容纳256个中断矢量。中断矢 量按照规定放入中断矢量表中。在8088/8086系统中，每个 中断矢量占4个存储单元，其中前两个存储单元存放中断服 务程序入口地址的偏移量，即IP值，后两个单元存放中断服 务程序入口地址的段地址，即CS值。IP值和CS值存放时都 按低位在前、高位在后的原则，按照中断类型的序号(0～ 255)，将对应的中断矢量在内存的0段0单元开始有规则地按 顺序进行排列。这样，只要有中断类型码，就可根据中断类 型码与中断矢量所在位置之间的对应关系，很方便地判断出 中断关系矢量表的地址，即
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【例4-2】 中断类型码为10H的中断所对应的中断矢量
存放在0段以0040H开始的4个存储单元中(即10H×4 = 40H)，如果从0040H开始的4个单元中的值分别为42H、 44H、46H、48H，那么该系统中的10H中断所对应的中断矢 量为4846H、4442H。中断矢量表如表4-1所示。
我们可以这样分析： 25H所对应的中断矢量被存入在中断矢量表中的位置是： 25H×4=94H(进行十六进制运算)，即放在0段的0094H、 0095H、0096H、0097H这4个连续的存储单元中，如图4-2所 示。
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图4-2 25H所对应的中断矢量被存入中断矢量表中的位置
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中断类型码在对应的中断矢量表中所处位置之间的对应 关系如图4-3所示。图4-3还表明了各种类型的中断在中断矢 量表中的位置。
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CS:IP 0000:0040H 0000:0041H 0000:0042H 0000:0043H
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表4-1 中 断 矢 量 表
Memory 42H 44H 46H 48H …
中断矢量 IP 的值
CS 的值 …
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如果一个系统中的中断类型码为25H的中断其中断服务 程序存放在以2345H:7890H开始的内存区域中，那么，中断 类型码为25H的中断矢量在中断矢量表中又是如何存放的呢?
随着计算机系统结构的不断改进以及计算机技术的飞速 发展，中断的适用范围也在不断地扩大。除了原有的硬件中 断，又出现了内部中断，并逐步形成了一个完整的中断系统。 完整的中断系统是指实现中断过程的手段，包括硬件和软件， 即为了实现中断功能而设置的各种硬件和软件。
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本章将在讲述8088/8086中断系统中各类中断的功能、 特点以及中断向量的形成等内容的基础上，进一步介绍中断 控制器接口，可编程中断控制器8259A的结构、功能、工作 方式、编程方法以及应用。
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图4-3 8086/8088中断矢量表
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【例4-3】 某中断的中断类型码为68H，如图4-4所示
的中断操作过程如下： (1) 取中断类型码68H； (2) 计算中断向量地址68H×4=01A0H； (3) 取中断入口地址的偏移地址送入IP，IP=2050H，段
地址送入CS，CS=A000H； (ห้องสมุดไป่ตู้) 转向中断服务程序； (5) 中断返回到INT 68H指令的下一条指令。
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图4-1 8086/8088中断源的分类
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图4-1中，硬件中断是通过外部的硬件产生的，又称为 外部中断。外部中断又分为可屏蔽中断和非屏蔽中断。可屏 蔽中断通过CPU的INT端进入CPU。可屏蔽中断只有当中断 允许标志IF=1时，才能被CPU响应。在一个系统中，如果通 过与中断控制器8259A配合，可屏蔽中断可以有一个或多个。 而非屏蔽中断则是通过NMI端引入CPU的，它不受中断允许 标志IF的屏蔽，一个系统中一般只允许有一个非屏蔽中断。
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内部中断又分为微处理器内部中断(如除数为0中断、单 步中断等)和由中断指令引起的软件中断。软件中断是CPU 根据软件中的某条指令或者软件对标志寄存器中某个标志进 行设置而产生的。由于软件中断的产生过程完全和硬件电路 无关，因此一般又称为内部中断。
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4.1.2 中断类型码与中断矢量表
在8088/8086的中断系统中，无论是外部中断还是内部 中断，每一个中断源都分配一个确定的中断类型码，即0～ 255。每个中断类型码对应一个中断矢量，这些中断矢量按 照低地址存放IP值，高地址存放CS值的规律存放在内存的0 段中，形成了一个中断矢量表。因此，当CPU响应中断后， 根据每个中断源提供的中断类型码，便能自动从中断矢量表 中取出相应的中断矢量。所谓中断矢量，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矢量。
中断矢量表地址 = 中断类型码×4
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【例4-1】 中断类型码为21H的中断，其中断向量存放
在以0000:0084H(4×21H=84H)开始的4个字节单元中。 计算出中断向量地址后，只要将4n和4n+1单元的内容装
入IP，将4n+2和4n+3单元的内容装入CS，即可转入中断服 务程序。
注意：在80386以后的微机中，由于虚拟内存及保护方 式的出现，中断向量表不再固定存放在00000H～003FFH区 域中(中断向量表的名字也改为中断描述符表IDT)，而可以 位于内存的任意区域，表的首地址放在CPU内部的IDT基址 寄存器中。每个表项也从4个字节增加到了8个字节，包括2 字节的选择器、4字节的偏移量和2字节的其他属性。
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4.1 中 断 系 统
4.1.1 8088/8086的中断分类
8088/8086具有一个强有力的中断系统，它可以处理256 种向量中断。每个中断对应一个类型码，这256种中断对应 的中断类型码为0～255。如果按照产生中断的方法来分，所 有的256种中断可以分为两大类：外部中断和内部中断。 8088/8086中断源的分类如图4-1所示。