第六章 中断控制器、DMA控制器和
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套,对应的ISn位在第二个INTA脉冲结束时被请除; ② 一般的中断结束方式:用于全嵌套方式,中断结
束时自动清除优先级最高的ISn位; ③ 特殊的中断结束方式:用于非全嵌套方式;中断
结束时清除指定的ISn位; 4、连接系统总线的方式 ① 缓冲方式:通过总线驱动器和数据总线相连;
② 非缓冲方式:直接和数据总线相连;
1、中断控制器的功能; 2、8259A的编程结构和工作原理; 3、8259A各工作方式特点和区别; 4、8259A的初始化流程; 5、读IRR,ISR和IMR的方法; 6、电平触发方式下中断请求信号应何时撤消? 7、看懂8259A的应用实例; 8、主从式中断系统中优先级的排列次序;
用OCW1对屏蔽寄存器中本级中断的对应位置位, 即可使系统除了本级中断外,响应其他任何未被屏 蔽的中断请求。
举例:设8259A的偶地址端口为80H,奇地址端口 为81H,且系统当前正在为IR4进行中断服务。
……
CLI MOV AL,68H OUT 80H,AL IN AL,81H OR AL,10H OUT 81H,AL
=1 读IRR和ISR内容
=1 中断查询工作方式
=1 设置特殊屏蔽方式 =0 撤消特殊屏蔽方式
SMM允许位:=1 SMM有效,=0 SMM无效
P,RR,RIS的各组合的意义:
P RR RIS
意义
1 × × 读查询字
0 0 × 不读寄存器
010
读IRR
011
读ISR
举例:设某系统只有一片8259A,端口地址为20H、 21H,编程序将8259A的IRR,ISR和IMR三个寄存 器的内容读出,存入数据段BUF开始的单元。
系统中不用 特 征 位
是否需要ICW4 =1 需要
是否处于级联状态 =1 单片 =0 级联
8086/8088系统中无效 中断请求信号形式 =1 电平触发 =0 脉冲触发
② ICW2:中断类型码初始化命令字(A0=1)
T7 T6 T5 T4 T3 0 0 0
中断类型码
8086/8088
高5位
系统中无效
初始化
IR2和IR4有中断请求
STI
IR2中断处理程序 ISR=00000100
IS2置1
IR1有中断请求 STI
IR1中断处理程序 ISR=00000110
IS1置1
IS2被清除 中断结束命令
ISR=00000000
IS4置1
IS1被清除 ISR=00000100
中断结束命令
STI
IRET
IRET
STI
……
CLI IN AL,81H AND AL,0EFH OUT 81H,AL MOV AL,48H OUT 80H,AL
STI
…… MOV AL,20H OUT 80H,AL
IRET
;01101000
设置特殊屏蔽方式 ;IR4对应屏蔽位置1
;IR4对应屏蔽位清0
;01001000
撤消特殊屏蔽方式
IS4被清除
ISR=00000000
IR4中断处理程序 ISR=00010000
IR3有中断请求
IR3中断处理程序 ISR=00011000
STI
IS3置1
中断结束命令 IS3被清除 ISR=00010000
中断结束命令 IRET
STI IRET
3、关于特殊屏蔽方式的例子
特殊屏蔽方式的使用方法: 通过OCW3使8259A工作于特殊屏蔽方式,再
关中断 工作过程: 输出OCW3
输入查询字 查询字格式:
I — — — — W2 W1 W0
1:有请求 0:无请求
当前中断请求 的最高优先级
三、8259A的初始化命令字和操作命令字
1、8259A的初始化命令字 ① ICW1:芯片控制初始化命令字(A0=0)
1 LTIM ADI SNGL IC4
8086/8088
中断等级代码
R,SL,EOI的各种组合的意义:
R SL EOI
意义
0 0 0 结束优先级自动循环方式 0 0 1 一般中断结束命令 0 1 0 无意义 0 1 1 特殊中断结束命令,ISn由L2L1L0指定 1 0 0 设定优先级自动循环方式 1 0 1 一般中断结束命令,且当前优先级次序左移
一位
1、设置优先级的方式: ① 全嵌套方式:优先级固定,次序由高到低依次为 0~7; ② 特殊全嵌套方式:可响应同级中断;
INT
主片:
8259A
01 234567
从片:
8259A
8 10 12 14 9 11 13 15
优先级次序:
主片:0,1 从片:8~15 主片:3~7
③ 优先级自动循环方式:某中断被响应后,优 先级自动降为最低,初始状态IR0为最高优先级; ④ 优先级特殊循环方式:初始状态优先级由编 程设定;
CAS0
CAS1 8259A(1)
CAS2
SP/EN IR7
IR0
Vcc
④ ICW4:方式控制初始化命令字 (A0=1)
0 0 0 SFNM BUF M/S AEOI μPM
不用
=1 为8086/ 8088系统 中断结束方式 =0 非自动结束方式 =1 自动结束方式
主片/从片选择 (缓冲方式有效) =0 从片 =1 主片 缓冲方式设定 =1 缓冲方式 =0 非缓冲方式
;00100000
中断结束命令
六、多片8259A组成的主从式中断系统
说明:
① 每片8259A都要分配两个端口地址;
② 主片初始化时,ICW1中的SNGL位必须为0, ICW3指明哪个引脚连有从片,一般通过ICW4的 SFNM位设为特殊全嵌套方式;
③ 从片初始化时,ICW1中的SNGL位也必须为0, ICW3指明该从片接主片的哪个引脚;
① 主程序必须开中断; ② 中断服务程序也必须开中断; ③ 中断服务程序结束时应执行中断结束命令;
2、关于如何使用中断结束命令的例子
IR3请求中断
初始化 开中断
IR3中断处理程序 IR2请求中断
开中断
关中断 中断结束命令
开中断 中断返回
开中断 关中断 中断结束命令 开中断 中断返回
主程序 ISR=00000000
⑥ 第二个INTA信号到来后,主片没有动作,从片 将中断类型码送到数据总线上;
主从式中断系统中的优先级排列: 设系统中有一个主片,两个从片,且从片1接主片
IR1引脚,从片2接主片IR2引脚,则优先级排列如下: 主片:IR0 从片1:IR0~IR7 从片2:IR0~IR7 主片:IR3~IR7
习题与思考题
③ ICW3:标志主片/从片的初始化命令字(A0=1)
级联方式设置
主片: IR7 IR6 IR5 IR4 IR3 IR2 IR1 IR0
=1,说明对应引脚上连接有片 从片: 0 0 0 0 0 ID2 ID1 ID0
不用
连接主片哪一引脚
控制总线 数据总线
D0~D7 INTA INT
CAS0
8259A (3) CAS1
程序:
MOV AL,13H OUT 80H,AL MOV AL,18H OUT 81H,AL MOV AL,0DH OUT 81H,AL
单片方式 00010011 需ICW4
边沿触发
00011000 中断类型码高五位
缓冲方式 非自动中断结束
00001101 8086/8088系统 主片
一般全嵌套方式
1 1 0 设定优先级特殊循环方式,由L2L1L0指定最 低优先级
1 1 1 特殊中断结束命令,并设定为最低优先级
3、OCW3:(A0=0) 设置和撤消特殊屏蔽命令
功能 设置中断查询命令 设置对8259A内部寄存器的读出命令
0 ESMM SMM 0 1 P RR RIS
不用
特征位
=0 读IRR =1 读ISR
③ 写入时间:ICW—初始化时,OCW—工作过程中
四、8259A使用中的一个问题
电平触发方式下中断请求信号应何时撤消? 正确: INTA
IR
过晚:可能引起多次中断
INTA IR
过早:无法识别,自动设为IR7
INTA IR
五、8259A使用举例
1、关于中断全嵌套的例子 特点:只响应高级中断,优先级固定,中断服务 程序最后应执行中断结束指令。 条件:
特殊全嵌套方式设定 =1 特殊全嵌套方式
2、8259A的初始化流程:
送ICW1
送ICW2
N
级联方式?
Y 送ICW3
需要ICW4? N
Y 送ICW4
准备接收中断
举例:设某系统只有一片8259A,端口地址为80H和 81H,边沿触发,需设ICW4,中断类型码为 18H~1FH,一般全嵌套方式,非自动中断结束, 缓冲方式。
要想读出中断屏蔽寄存器IMR的值:IN AL,21H
② OCW2:设置优先级循环方式和中断结束方式命令 字 (A0=0)
R SL EOI 0 0 L2 L1 L0
特征位
中断结束方式 : =1 发中断结束命令 说明L2L1L0是否有效: =0 无效,=1 有效 中断优先级循环方式: =0 固定优先级,=1 循环优先级
处理部件
8259A对外部中断的处理过程:
① IRR接收中断请求并锁存;
② IMR决定是否此请求通过;
③ 中断优先级裁决器把新请求和正在处理的中断进行 比较,如新中断优先级高,则向CPU发中断请求;
④ 若IF=1,则CPU执行完当前指令后响应此中断,即 从INTA引脚回送两个负脉冲;
二、8259A的工作方式
缓冲方式:
数据总线
B0~7
843;5V
SP/EN D0~7 8259A
非缓冲方式:
数据总线
SP/EN D0~7 8259A (从片)
数据总线
SP/EN D0~7
+5V
8259A
(主片或单片)
5、引入中断请求的方式: ① 边沿触发方式:上升沿触发;
② 电平触发方式:高电平触发;
③ 中断查询方式:CPU靠查询确定为哪个设备服务;
3、8259A操作命令字 ① OCW1:中断屏蔽命令字 (A0=1)
M7 M6 M5 M4 M3 M2 M1 M0
若Mi位为1,则对应IRi的中断请求就被屏蔽,若为 0,则对应IRi的中断请求就被允许。 举例:设8259A端口地址为20H和21H,开放IR2和 IR7中断,其它均被屏蔽
MOV AL,7BH ;01111011 OUT 21H,AL
程序:
MOV AL,0AH OUT 20H,AL IN AL,20H MOV BUF,AL MOV AL,0BH OUT 20H,AL IN AL,20H MOV BUF+1,AL IN AL,21H MOV BUF+2,AL
读IRR内容 读ISR内容 读IMR内容
初始化命令字和操作命令字小结: ① 占用端口地址:
A0=0:ICW1,OCW2,OCW3 A0=1:ICW2,ICW3,ICW4,OCW1 ② 区分方法:
A0=0,按特定位区分: ICW1—D4=1, OCW2—D4D3=00,
OCW3—D4D3=01 A0=1,按写入顺序区分:ICW2,ICW3,ICW4在 ICW1之后顺序写入,OCW1在初始化后任一时刻写 入。
和外设相连 IR7~IR0:中断请求(外设→8259A)
和同类芯片相连
CAS0~CAS2:指出具体从片
SP/EN:主/从片选择(输入)或启动总线驱动器 (输出)
2、8259A的编程结构和工作原理
编程结构
7个寄存器
初始化命令字ICW1~ICW4 操作命令字OCW1~OCW3
控制部件
IRR:中断请求寄存器 PR:中断优先级裁决器 ISR:中断服务寄存器
主从式中断系统的响应过程:
① 从片的INT引脚往主片的IRn引脚上发送一个中断 请求信号;
② 该中断请求信号通过主片的INT引脚送到CPU; ③ CPU回送两个INTA信号,同时送到主片和各从片;
④ 主片收到第一个INTA信号后,将相应ISn位置1, 同时清除相应IRn位;并将从片标号值送到 CAS0~CAS2上; ⑤ 被选通的从片收到第一个INTA信号后,将相应 ISn位置1,同时清除相应IRn位;
第六章 中断控制器、DMA控 制器和计数器/定时器
§6.1 中断控制器8259A
一、8259A的引脚信号,编程结构和工作原理
1、8259A的外部引脚信号
和CPU相连
D0~D7:数据线 INT:中断请求(8259A→CPU)
INTA:中断响应信号 RD:读信号 WR:写信号 CS:片选信号 A0:片内端口选择
CAS2
SP/EN IR7
IR0
D0~D7 INTA INT
CAS0
8259A (2) CAS1
CAS2
SP/EN IR7
IR0
GND
GND
OCW3的值: 8259A(1):01001000 48H 8259A(2):00000110 06H 8259A(3):00000011 03H
D0~D7 INTA INT
2、屏蔽中断源的方式 ① 普通屏蔽方式:8259A的每个中断请求输入端 都可以通过对应屏蔽位的设置被屏蔽;
② 特殊屏蔽方式:应用于中断服务程序中,可在 某一段区域内响应低级中断;
3、结束中断处理的方式 问题:为什么要进行结束中断处理?
具体动作:对应ISn位清0 ① 中断自动结束方式:只有一片8259A,且不允许嵌
束时自动清除优先级最高的ISn位; ③ 特殊的中断结束方式:用于非全嵌套方式;中断
结束时清除指定的ISn位; 4、连接系统总线的方式 ① 缓冲方式:通过总线驱动器和数据总线相连;
② 非缓冲方式:直接和数据总线相连;
1、中断控制器的功能; 2、8259A的编程结构和工作原理; 3、8259A各工作方式特点和区别; 4、8259A的初始化流程; 5、读IRR,ISR和IMR的方法; 6、电平触发方式下中断请求信号应何时撤消? 7、看懂8259A的应用实例; 8、主从式中断系统中优先级的排列次序;
用OCW1对屏蔽寄存器中本级中断的对应位置位, 即可使系统除了本级中断外,响应其他任何未被屏 蔽的中断请求。
举例:设8259A的偶地址端口为80H,奇地址端口 为81H,且系统当前正在为IR4进行中断服务。
……
CLI MOV AL,68H OUT 80H,AL IN AL,81H OR AL,10H OUT 81H,AL
=1 读IRR和ISR内容
=1 中断查询工作方式
=1 设置特殊屏蔽方式 =0 撤消特殊屏蔽方式
SMM允许位:=1 SMM有效,=0 SMM无效
P,RR,RIS的各组合的意义:
P RR RIS
意义
1 × × 读查询字
0 0 × 不读寄存器
010
读IRR
011
读ISR
举例:设某系统只有一片8259A,端口地址为20H、 21H,编程序将8259A的IRR,ISR和IMR三个寄存 器的内容读出,存入数据段BUF开始的单元。
系统中不用 特 征 位
是否需要ICW4 =1 需要
是否处于级联状态 =1 单片 =0 级联
8086/8088系统中无效 中断请求信号形式 =1 电平触发 =0 脉冲触发
② ICW2:中断类型码初始化命令字(A0=1)
T7 T6 T5 T4 T3 0 0 0
中断类型码
8086/8088
高5位
系统中无效
初始化
IR2和IR4有中断请求
STI
IR2中断处理程序 ISR=00000100
IS2置1
IR1有中断请求 STI
IR1中断处理程序 ISR=00000110
IS1置1
IS2被清除 中断结束命令
ISR=00000000
IS4置1
IS1被清除 ISR=00000100
中断结束命令
STI
IRET
IRET
STI
……
CLI IN AL,81H AND AL,0EFH OUT 81H,AL MOV AL,48H OUT 80H,AL
STI
…… MOV AL,20H OUT 80H,AL
IRET
;01101000
设置特殊屏蔽方式 ;IR4对应屏蔽位置1
;IR4对应屏蔽位清0
;01001000
撤消特殊屏蔽方式
IS4被清除
ISR=00000000
IR4中断处理程序 ISR=00010000
IR3有中断请求
IR3中断处理程序 ISR=00011000
STI
IS3置1
中断结束命令 IS3被清除 ISR=00010000
中断结束命令 IRET
STI IRET
3、关于特殊屏蔽方式的例子
特殊屏蔽方式的使用方法: 通过OCW3使8259A工作于特殊屏蔽方式,再
关中断 工作过程: 输出OCW3
输入查询字 查询字格式:
I — — — — W2 W1 W0
1:有请求 0:无请求
当前中断请求 的最高优先级
三、8259A的初始化命令字和操作命令字
1、8259A的初始化命令字 ① ICW1:芯片控制初始化命令字(A0=0)
1 LTIM ADI SNGL IC4
8086/8088
中断等级代码
R,SL,EOI的各种组合的意义:
R SL EOI
意义
0 0 0 结束优先级自动循环方式 0 0 1 一般中断结束命令 0 1 0 无意义 0 1 1 特殊中断结束命令,ISn由L2L1L0指定 1 0 0 设定优先级自动循环方式 1 0 1 一般中断结束命令,且当前优先级次序左移
一位
1、设置优先级的方式: ① 全嵌套方式:优先级固定,次序由高到低依次为 0~7; ② 特殊全嵌套方式:可响应同级中断;
INT
主片:
8259A
01 234567
从片:
8259A
8 10 12 14 9 11 13 15
优先级次序:
主片:0,1 从片:8~15 主片:3~7
③ 优先级自动循环方式:某中断被响应后,优 先级自动降为最低,初始状态IR0为最高优先级; ④ 优先级特殊循环方式:初始状态优先级由编 程设定;
CAS0
CAS1 8259A(1)
CAS2
SP/EN IR7
IR0
Vcc
④ ICW4:方式控制初始化命令字 (A0=1)
0 0 0 SFNM BUF M/S AEOI μPM
不用
=1 为8086/ 8088系统 中断结束方式 =0 非自动结束方式 =1 自动结束方式
主片/从片选择 (缓冲方式有效) =0 从片 =1 主片 缓冲方式设定 =1 缓冲方式 =0 非缓冲方式
;00100000
中断结束命令
六、多片8259A组成的主从式中断系统
说明:
① 每片8259A都要分配两个端口地址;
② 主片初始化时,ICW1中的SNGL位必须为0, ICW3指明哪个引脚连有从片,一般通过ICW4的 SFNM位设为特殊全嵌套方式;
③ 从片初始化时,ICW1中的SNGL位也必须为0, ICW3指明该从片接主片的哪个引脚;
① 主程序必须开中断; ② 中断服务程序也必须开中断; ③ 中断服务程序结束时应执行中断结束命令;
2、关于如何使用中断结束命令的例子
IR3请求中断
初始化 开中断
IR3中断处理程序 IR2请求中断
开中断
关中断 中断结束命令
开中断 中断返回
开中断 关中断 中断结束命令 开中断 中断返回
主程序 ISR=00000000
⑥ 第二个INTA信号到来后,主片没有动作,从片 将中断类型码送到数据总线上;
主从式中断系统中的优先级排列: 设系统中有一个主片,两个从片,且从片1接主片
IR1引脚,从片2接主片IR2引脚,则优先级排列如下: 主片:IR0 从片1:IR0~IR7 从片2:IR0~IR7 主片:IR3~IR7
习题与思考题
③ ICW3:标志主片/从片的初始化命令字(A0=1)
级联方式设置
主片: IR7 IR6 IR5 IR4 IR3 IR2 IR1 IR0
=1,说明对应引脚上连接有片 从片: 0 0 0 0 0 ID2 ID1 ID0
不用
连接主片哪一引脚
控制总线 数据总线
D0~D7 INTA INT
CAS0
8259A (3) CAS1
程序:
MOV AL,13H OUT 80H,AL MOV AL,18H OUT 81H,AL MOV AL,0DH OUT 81H,AL
单片方式 00010011 需ICW4
边沿触发
00011000 中断类型码高五位
缓冲方式 非自动中断结束
00001101 8086/8088系统 主片
一般全嵌套方式
1 1 0 设定优先级特殊循环方式,由L2L1L0指定最 低优先级
1 1 1 特殊中断结束命令,并设定为最低优先级
3、OCW3:(A0=0) 设置和撤消特殊屏蔽命令
功能 设置中断查询命令 设置对8259A内部寄存器的读出命令
0 ESMM SMM 0 1 P RR RIS
不用
特征位
=0 读IRR =1 读ISR
③ 写入时间:ICW—初始化时,OCW—工作过程中
四、8259A使用中的一个问题
电平触发方式下中断请求信号应何时撤消? 正确: INTA
IR
过晚:可能引起多次中断
INTA IR
过早:无法识别,自动设为IR7
INTA IR
五、8259A使用举例
1、关于中断全嵌套的例子 特点:只响应高级中断,优先级固定,中断服务 程序最后应执行中断结束指令。 条件:
特殊全嵌套方式设定 =1 特殊全嵌套方式
2、8259A的初始化流程:
送ICW1
送ICW2
N
级联方式?
Y 送ICW3
需要ICW4? N
Y 送ICW4
准备接收中断
举例:设某系统只有一片8259A,端口地址为80H和 81H,边沿触发,需设ICW4,中断类型码为 18H~1FH,一般全嵌套方式,非自动中断结束, 缓冲方式。
要想读出中断屏蔽寄存器IMR的值:IN AL,21H
② OCW2:设置优先级循环方式和中断结束方式命令 字 (A0=0)
R SL EOI 0 0 L2 L1 L0
特征位
中断结束方式 : =1 发中断结束命令 说明L2L1L0是否有效: =0 无效,=1 有效 中断优先级循环方式: =0 固定优先级,=1 循环优先级
处理部件
8259A对外部中断的处理过程:
① IRR接收中断请求并锁存;
② IMR决定是否此请求通过;
③ 中断优先级裁决器把新请求和正在处理的中断进行 比较,如新中断优先级高,则向CPU发中断请求;
④ 若IF=1,则CPU执行完当前指令后响应此中断,即 从INTA引脚回送两个负脉冲;
二、8259A的工作方式
缓冲方式:
数据总线
B0~7
843;5V
SP/EN D0~7 8259A
非缓冲方式:
数据总线
SP/EN D0~7 8259A (从片)
数据总线
SP/EN D0~7
+5V
8259A
(主片或单片)
5、引入中断请求的方式: ① 边沿触发方式:上升沿触发;
② 电平触发方式:高电平触发;
③ 中断查询方式:CPU靠查询确定为哪个设备服务;
3、8259A操作命令字 ① OCW1:中断屏蔽命令字 (A0=1)
M7 M6 M5 M4 M3 M2 M1 M0
若Mi位为1,则对应IRi的中断请求就被屏蔽,若为 0,则对应IRi的中断请求就被允许。 举例:设8259A端口地址为20H和21H,开放IR2和 IR7中断,其它均被屏蔽
MOV AL,7BH ;01111011 OUT 21H,AL
程序:
MOV AL,0AH OUT 20H,AL IN AL,20H MOV BUF,AL MOV AL,0BH OUT 20H,AL IN AL,20H MOV BUF+1,AL IN AL,21H MOV BUF+2,AL
读IRR内容 读ISR内容 读IMR内容
初始化命令字和操作命令字小结: ① 占用端口地址:
A0=0:ICW1,OCW2,OCW3 A0=1:ICW2,ICW3,ICW4,OCW1 ② 区分方法:
A0=0,按特定位区分: ICW1—D4=1, OCW2—D4D3=00,
OCW3—D4D3=01 A0=1,按写入顺序区分:ICW2,ICW3,ICW4在 ICW1之后顺序写入,OCW1在初始化后任一时刻写 入。
和外设相连 IR7~IR0:中断请求(外设→8259A)
和同类芯片相连
CAS0~CAS2:指出具体从片
SP/EN:主/从片选择(输入)或启动总线驱动器 (输出)
2、8259A的编程结构和工作原理
编程结构
7个寄存器
初始化命令字ICW1~ICW4 操作命令字OCW1~OCW3
控制部件
IRR:中断请求寄存器 PR:中断优先级裁决器 ISR:中断服务寄存器
主从式中断系统的响应过程:
① 从片的INT引脚往主片的IRn引脚上发送一个中断 请求信号;
② 该中断请求信号通过主片的INT引脚送到CPU; ③ CPU回送两个INTA信号,同时送到主片和各从片;
④ 主片收到第一个INTA信号后,将相应ISn位置1, 同时清除相应IRn位;并将从片标号值送到 CAS0~CAS2上; ⑤ 被选通的从片收到第一个INTA信号后,将相应 ISn位置1,同时清除相应IRn位;
第六章 中断控制器、DMA控 制器和计数器/定时器
§6.1 中断控制器8259A
一、8259A的引脚信号,编程结构和工作原理
1、8259A的外部引脚信号
和CPU相连
D0~D7:数据线 INT:中断请求(8259A→CPU)
INTA:中断响应信号 RD:读信号 WR:写信号 CS:片选信号 A0:片内端口选择
CAS2
SP/EN IR7
IR0
D0~D7 INTA INT
CAS0
8259A (2) CAS1
CAS2
SP/EN IR7
IR0
GND
GND
OCW3的值: 8259A(1):01001000 48H 8259A(2):00000110 06H 8259A(3):00000011 03H
D0~D7 INTA INT
2、屏蔽中断源的方式 ① 普通屏蔽方式:8259A的每个中断请求输入端 都可以通过对应屏蔽位的设置被屏蔽;
② 特殊屏蔽方式:应用于中断服务程序中,可在 某一段区域内响应低级中断;
3、结束中断处理的方式 问题:为什么要进行结束中断处理?
具体动作:对应ISn位清0 ① 中断自动结束方式:只有一片8259A,且不允许嵌