中断控制器及定时控制器（精品）.ppt

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1、微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用中断控制器及定时控制器（精品）Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用10.1 中断概述中断概述l10.1.1中断的一般概念中断的一般概念l10.1.28086/8088的中断方式的中断方式l10.1.3中断优先权管理中断优先权管理返回11/10/20222微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用

2、10.1.1 中断的一般概念中断的一般概念 中断（中断（Interrupt）是一种使是一种使CPU中止正在执行的程序而转去中止正在执行的程序而转去处理特殊事件的操作过程。处理特殊事件的操作过程。它是微处理器与外部设备进行信息交换的一种方式。目的：解决CPU与外设之间速度不匹配的矛盾。l（一）（一）中断控制方式的优点中断控制方式的优点l（二）（二）中断源中断源l（三）（三）中断系统的功能中断系统的功能l（四）（四）中断服务程序与一般子程序调用中断服务程序与一般子程序调用的区别的区别返回11/10/20223微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用（一）中断控制方式的优

3、点l使使CPU与外设并行工作与外设并行工作l实现实时处理实现实时处理l自动地进行故障处理自动地进行故障处理返回11/10/20224微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用（二）中断源引引起起中中断断的的事事件件，或或提提出出中中断断申申请请的的来来源源，称为中断源。称为中断源。如如：输输入入/输输出出设设备备中中断断（如如键键盘盘、打打印印机机）、过过程程控控制制产产生生的的中中断断（如如程程序序调调试试）、电电源源故故障中断等。障中断等。中断源分为中断源分为内部中断内部中断和和外部中断外部中断两大类。两大类。内部中断（软件中断）：产生于处理器内部，内部中断（软件

4、中断）：产生于处理器内部，由专门的中断指令引起。由专门的中断指令引起。外部中断（硬件中断）：产生于处理器外部，外部中断（硬件中断）：产生于处理器外部，由外部硬件引起。由外部硬件引起。返回11/10/20225微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用（三）中断系统的功能l能实现中断及正确地返回能实现中断及正确地返回中断前：保护断点和现场中断前：保护断点和现场返回前：恢复现场和断点返回前：恢复现场和断点l能实现优先权排队和中断嵌套能实现优先权排队和中断嵌套中断优先权：中断优先权：多个中断源同时提出申请时，多个中断源同时提出申请时，CPU响应中断的先后次响应中断的先后次序

5、。序。中断嵌套：中断嵌套：CPU处理低级中断源的中断响应时，能够被高级中断中处理低级中断源的中断响应时，能够被高级中断中止而转去响应高级中断。止而转去响应高级中断。l能屏蔽某些中断能屏蔽某些中断由中断允许触发器决定是否响应中断请求。由中断允许触发器决定是否响应中断请求。8086/8088中，当中断中，当中断标志位标志位IF=1时，才允许响应可屏蔽中断时，才允许响应可屏蔽中断INTR。返回11/10/20226微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用（四）中断服务程序与一般子程序调用的区别（四）中断服务程序与一般子程序调用的区别 l产生产生中断中断的的时间具有随机性时

6、间具有随机性，何时执行中断服务，何时执行中断服务程序是不确定的。程序是不确定的。l在中断方式中，在中断方式中，CPU自动完成自动完成对标志寄存器对标志寄存器FR的的保护与恢复保护与恢复，无需，无需PUSHF和和POPF指令。指令。l中断服务程序采用中断服务程序采用中断返回指令中断返回指令IRET，而不是子，而不是子程序返回指令程序返回指令RET，二者执行的操作不同。，二者执行的操作不同。l中断服务程序中总中断服务程序中总有一条开中断指令有一条开中断指令（该指令安（该指令安排在排在IRET指令前，以便返回主程序后能再次响应指令前，以便返回主程序后能再次响应中断；该指令若安排在中断服务程序开始的地

7、方，中断；该指令若安排在中断服务程序开始的地方，则允许在中断处理过程中响应更高级的中断源请则允许在中断处理过程中响应更高级的中断源请求）。求）。返回11/10/20227微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用10.1.2 8086/8088的中断方式的中断方式 l（一）（一）8086/8088中断分类中断分类l（二）（二）8086/8088中断向量表中断向量表l（三）（三）8086/8088中断响应过程中断响应过程返回11/10/20228微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用（一）（一）8086/8088中断分类中断分类 8086/

8、8088中断系统可处理256种不同的中断，其中断源如图10-1所示。这256种中断分两大类：l硬硬件件中中断断（外外部部中中断断）由外部硬件引起的中断。l软软件件中中断断（内内部部中中断断）由CPU执行某些指令引起的，即由INT指令或CPU执行程序时某些错误引起的中断。返回11/10/20229微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用图10-1 8086/80888086/8088中断源中断源返回中中断断逻逻辑辑INTn指令指令单单步步TF=1除法除法错误错误INTO指令指令非屏蔽中断请求非屏蔽中断请求INTR2NMICPU014nIR0IR1IR2IR3IR4IR

9、5IR6IR782510AINT可编程可编程中中 断断控制器控制器（PIC）系统定时器系统定时器键盘键盘彩色图形接口彩色图形接口保留（通信）保留（通信）串行通信接口串行通信接口保留（保留（ALT打印机）打印机）软盘软盘保留（打印机）保留（打印机）08090A0B0C0D0E0F图图 10-1 8086/8088中断源中断源返回返回 类型号类型号11/10/202210微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用（1）硬件中断l非屏蔽中断非屏蔽中断NMI由引脚由引脚NMI（non-maskableinterrupt）引入，中断类型号为）引入，中断类型号为2。NMI不受中断

10、允许标志不受中断允许标志IF的屏蔽的屏蔽。当。当NMI引脚上出现宽度大引脚上出现宽度大于于2个时钟周期的正脉冲时，个时钟周期的正脉冲时，CPU在执行完当前指令后就马上在执行完当前指令后就马上响应响应NMI中断。中断。一般用于处理系统的重大故障，如系统掉电等。一般用于处理系统的重大故障，如系统掉电等。l可屏蔽中断可屏蔽中断INTR由引脚由引脚INTR（interrupt）引入，采用高电平触发方式。）引入，采用高电平触发方式。INTR上的中断请求可被上的中断请求可被IF屏蔽。屏蔽。只有当只有当IF=1时，时，CPU才能响应才能响应INTR中断。中断。IF的状态可由开中断指令的状态可由开中断指令ST

11、I和关中断指令和关中断指令CLI来设置。来设置。注意：注意：系统复位或响应任一种中断后，系统复位或响应任一种中断后，IF均被清零，必须在一定时候均被清零，必须在一定时候用用STI来开放中断来开放中断。8086/8088只有一条只有一条INTR输入线。将输入线。将INTR与中断控制器与中断控制器8259A的的INT相连，由相连，由8259A可扩展多个外部中断源。可扩展多个外部中断源。返回11/10/202211微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用（2）软件中断软件中断通常由三种情况引起：l由指令由指令INT引起的中断引起的中断l由由CPU某些错误引起的中断某些错误

12、引起的中断 l由由DEBUG调试程序设置的中断调试程序设置的中断注：286以上微处理器常将软件中断称为异常返回11/10/202212微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用 由指令由指令INT引起的中断引起的中断CPU执行一条执行一条INTn指令后立即产生中断。指令后立即产生中断。n为中断类型号为中断类型号，可为，可为00HFFH中的某数。中的某数。返回11/10/202213微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用 由由CPU某些错误引起的中断某些错误引起的中断l除除数数为为0中中断断类类型型0中中断断。除除法法运运算算中中，若若除除

13、数数为为0或或商商超超过过寄寄存存器器所所能能表表达达的的范范围围，则产生类型则产生类型0中断。没有相应的中断指令。中断。没有相应的中断指令。l溢出中断（溢出中断（INTO指令）指令）类型类型4中断。当中断。当溢出标志溢出标志OF=1时，时，CPU执行执行INTO指令就会指令就会进入溢出中断处理程序，打印出错信息，并进入溢出中断处理程序，打印出错信息，并把控制权交给操作系统。若把控制权交给操作系统。若OF=0，INTO指指令不起作用。因此，令不起作用。因此，将将INTO指令放在加、减指令放在加、减法运算指令后，可对法运算指令后，可对OF的状态进行检测的状态进行检测，一，一旦发生溢出便给予出错报

14、警。旦发生溢出便给予出错报警。返回11/10/202214微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用由由DEBUG调试程序设置的中断调试程序设置的中断l单单步步中中断断类类型型1中中断断。在在跟跟踪踪标标志志(TrapFlag)TF=1时时，CPU在在每每条条指指令令执执行行后后，自自动动产产生生类类型型1中中断断，显显示示各各寄寄存存器器和和有有关关存存储储单单元元的的内内容容，以以及及下下条条要要执执行行的的指指令令。TF由由DEBUG程程序序修改修改。l断断点点中中断断类类型型3中中断断。用用DEBUG程程序序的的G命命令令设设置置断断点点，实实质质上上是是把把

15、一一条条断断点点指指令令INT3插插入入到到断断点点设设置置处处。当当CPU执执行行到到断断点点处处，自自动动进进入入类类型型3的的中中断断服服务务程程序序，显显示示相相关关寄寄存存器器和和存存储储器器的内容。可的内容。可省写为省写为INT（单字节指令）。（单字节指令）。返回下一页11/10/202215微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用软件中断的特点及优先级l软件中断的特点：软件中断的特点：a.中断类型号由指令提供；中断类型号由指令提供；b.不受中断允许标志不受中断允许标志IF的影响；的影响；c.在在执执行行软软件件中中断断时时，如如果果有有外外部部硬硬件件

16、中中断断请请求求，CPU会会在在执执行行完完当当前前指指令令后后给给予予响响应应（对对于于可可屏屏蔽中断请求，要求蔽中断请求，要求IF=1）。）。l中断源中断源优先权优先权级别由高到低的级别由高到低的顺序顺序为：为：除法错除法错INTnINTONMIINTR单单步步返回11/10/202216微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用（二）（二）8086/8088中断向量表中断向量表l中中断断向向量量是是中中断断服服务务程程序序的的入入口口地地址址（段段地地址址和和偏偏移移地地址址）。8086/8088系系统统在在存存储储器器00000H003FFH的的1KB区区域域

17、建建立立了了一一个个中中断断向向量量表表，可可存存储储256个个中中断断向向量量（类类型型号号00FFH），每每个个向向量量占占4个个字字节节，低低2个个字字节节存存放放中中断断入入口口地地址址的的段段内内偏偏移移地地址址（IP），高高2个个字字节节存存放放中中断断入入口口的的段段地址（地址（CS），），如如图图10-2所示。所示。l中断类型号由指令给定或由外设提供。当中断类型号由指令给定或由外设提供。当CPU响响应中断时，将应中断时，将中断类型号中断类型号n乘以乘以4就得到中断向量就得到中断向量的存放地址的存放地址，取，取4n和和4n+1单元中的内容装入单元中的内容装入IP，取取4n+2和和

18、4n+3单元中的内容装入单元中的内容装入CS，程序就转，程序就转入相应的中断处理过程。见入相应的中断处理过程。见举例举例。返回下一页11/10/202217微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用（二）中断向量表（续）l在在8086/8088中中断断向向量量表表中中，前前5个个是是专专用用中中断断，用用户户不不能修改，除类型能修改，除类型2外都是软件中断。外都是软件中断。l类类型型05H1FH是是系系统统使使用用中中断断，不不允允许许用用户户修修改改。其其中中类类型型08H0FH对对应应8259中中断断控控制制器器的的8路路可可屏屏蔽蔽中中断断请请求求，类类型型10

19、H1AH为为BIOS中中断断，类类型型1DH1FH指向三个专用数据表。指向三个专用数据表。l类类型型20H3FH为为DOS中中断断，用用户户程程序序可可调调用用，特特别别是是类型类型21H中断，称为中断，称为DOS系统功能调用，使用特别多。系统功能调用，使用特别多。l类型类型40H以后的中断类型大都可由用户安排。以后的中断类型大都可由用户安排。返回11/10/202218微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用图10-2 8086/8088中断向量表返回2CSIPCSIPCSIPCSIPCSIPCSIPCSIP0000:0000H0000:0003H0000:000

20、4H0000:0007H0000:0008H0000:000BH0000:000CH0000:000FH0000:0010H0000:0013H0000:0014H0000:007EH0000:007FH0000:03FFH除数为除数为0的中断的中断单步中断单步中断非屏蔽中断非屏蔽中断断点中断断点中断溢出中断溢出中断类型类型0类型类型1类型类型2类型类型4类型类型3类型类型5类型类型31类型类型32类型类型255(十进制十进制)(十进制十进制)专用中断（共专用中断（共5个）个）保留中断（共保留中断（共27个）个）供用户定义的中断供用户定义的中断（共（共225个）个）返回111/10/20221

21、9微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用举例举例 执行执行INT05H过程：过程：l取中断类型号取中断类型号05Hl计算中断向量地址计算中断向量地址05H*4=14Hl取取中中断断入入口口的的偏偏移移地地址址FF54HIP，取取段段地地址址FF00HCSl程序转向中断服务程序入口程序转向中断服务程序入口FF00H:FF54H返回0000：0014HFFH00HFFH54H0000：0015H0000：0016H0000：0017H11/10/202220微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用（三）8086/8088中断响应过程l808

22、6/8088的中断响应过程分三大步：（1）响应中断，获取中断类型号响应中断，获取中断类型号（2）中中断断服服务务，包包括括保保护护现现场场、保保护护断断点点和和断断点点处理处理（3）中断返回，包括恢复断点和恢复现场中断返回，包括恢复断点和恢复现场l在8086/8088各类中断中，除了第一步不同类型中断提供中断类型号的方式不同之外，第二步、第三步的处理过程大体是相同的。返回11/10/202221微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用（1）中断类型号的获取获取方式有：获取方式有：l可屏蔽中断可屏蔽中断INTR由由外设（外设（8259A）提供）提供中断类型号中断类型号

23、8086/8088响响应应INTR中中断断要要用用两两个个总总线线周周期期：第第一一个个总总线线周周期期通通知知8259A，CPU准准备备响响应应中中断断，要要求求准准备备好好中中断断类类型型号号；第第二二个个总总线线周周期期中中，被被响响应应外外设设的的中中断断类类型型号号通通过过低低8位位数数据据总总线线送送给给CPU。CPU将将类类型型号号左左移移两两位位，成为中断向量的存放地址，存入暂存器。（参考成为中断向量的存放地址，存入暂存器。（参考图图10-1）l非非屏屏蔽蔽中中断断NMI不不经经过过中中断断响响应应周周期期，自自动动形形成成中中断断类型号类型号02H；l专专用用软软件件中中断断

24、自自动动形形成成中中断断类类型型号号。除除法法出出错错0，单单步中断步中断1，断点中断，断点中断3，溢出中断，溢出中断4；l中断指令中断指令INTn由由指令提供指令提供中断类型号中断类型号n。返回11/10/202222微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用（2）中断响应l取取得得中中断断类类型型码码后后的的操操作作过过程程大大体体相相同同，顺顺序序为（见为（见图图10-3）：）：根据中断类型码根据中断类型码计算中断向量所在地址计算中断向量所在地址；将标志寄存器将标志寄存器FR的内容的内容入栈入栈，保护现场；，保护现场；复复制制TF的的状状态态，IF和和TF标标志

25、志清清0，以以屏屏蔽蔽外外部部其它中断及防止单步运行中断服务程序；其它中断及防止单步运行中断服务程序；将将断点断点地址地址CS和和IP的内容推入堆栈的内容推入堆栈保护保护；从从中中断断向向量量表表读读取取中中断断向向量量送送入入CS和和IP，转转入入中断服务程序。中断服务程序。l以上各步骤是以上各步骤是CPU自动完成的。自动完成的。返回11/10/202223微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用图10-3 8086/8088中断响应流程图返回是内部中断吗？是内部中断吗？是非屏蔽中断吗？是非屏蔽中断吗？是可屏蔽中断吗？是可屏蔽中断吗？TF1吗？吗？执行下一条指令执

26、行下一条指令结束当前指令结束当前指令IF1吗？吗？取中断类型码取中断类型码标志推入堆栈标志推入堆栈令令TEMPTF清除清除IF和和TFCS和和IP推入堆栈推入堆栈进入中断处理程序进入中断处理程序TEMP1吗？吗？执行中断处理程序执行中断处理程序弹出弹出IP和和CS弹出标志弹出标志有有NMI吗？吗？是是是是是是是是否否否否否否否否否否是是响应响应中断中断有有无无是是否否返回断点返回断点11/10/202224微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用（3）中断处理和返回l进入中断服务程序，完成以下内容：进入中断服务程序，完成以下内容：保护现场保护现场，将有关寄存器内容推

27、入堆栈保护。，将有关寄存器内容推入堆栈保护。开开中中断断，用用STI指指令令使使IF=1（若若允允许许中中断断嵌嵌套套的话，否则应将开中断放在中断返回之前）。的话，否则应将开中断放在中断返回之前）。对中断源提出的对中断源提出的中断中断请求进行请求进行处理处理。恢恢复复现现场场，将将保保存存在在堆堆栈栈中中的的各各寄寄存存器器原原内内容容弹回原寄存器。弹回原寄存器。执执行行中中断断返返回回IRET。完完成成两两个个功功能能：一一是是将将保保存存在在堆堆栈栈中中的的断断点点地地址址送送回回IP和和CS，二二是是恢恢复复标标志志寄寄存存器器FR中中的的内内容容（相相当当于于POPF），使使CPU回到

28、原程序继续运行。回到原程序继续运行。返回11/10/202225微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用10.1.3 中断优先权管理中断优先权管理中中断断优优先先权权（Priority）：多多个个中中断断源源同同时时提提出出申申请时，请时，CPU响应中断的优先次序。响应中断的优先次序。中断嵌套：中断嵌套：CPU处理低级中断源的中断响应时，处理低级中断源的中断响应时，能够被高级中断中止而转去响应高级中断。能够被高级中断中止而转去响应高级中断。（一）（一）用软件确定中断优先权用软件确定中断优先权（二）（二）硬件确定中断优先权硬件确定中断优先权返回11/10/202226

29、微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用（一）用软件确定中断优先权l软软件件查查询询：由由软软件件查查询询的的先先后后次次序序决决定定中中断断源源的的优优先先权权，先查询的中断源的优先权高于后查询的中断源。先查询的中断源的优先权高于后查询的中断源。l结结构构组组成成：图图10-4将将8个个外外设设的的中中断断请请求求信信号号相相“或或”后后送送到到CPU的的INTR端端，同同时时把把这这8个个外外设设的的中中断断请请求求寄寄存存器器组组成成一一个个端端口口，赋赋予予端端口口地地址址20H。任任一一外外设设有有中中断断请请求求，CPU响响应应后后进进入入中中断断服服务

30、务程程序序，执执行行中中断断优优先先权权查查询询程程序序，读读入入端端口口内内容容，逐逐位位查查询询每每位位的的状状态态，查查到到哪哪位位有有中中断请求就转入相应的中断服务程序。其流程图见断请求就转入相应的中断服务程序。其流程图见图图10-5。l屏蔽法查询屏蔽法查询与与移位法查询移位法查询l软件查询的优软件查询的优、缺点、缺点返回11/10/202227微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用图图10-4 软件查询方式的接口电路软件查询方式的接口电路返回INTR7 0电电源源故故障障磁磁盘盘磁磁带带显显示示器器纸纸带带输输入入键键盘盘输输入入纸纸带带穿穿孔孔打打印印

31、输输出出端口地址端口地址 20H11/10/202228微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用图图10-5 软件查询程序流程图软件查询程序流程图返回C申请服务申请服务?B申请服务申请服务?A申请服务申请服务?保留现场保留现场恢复现场恢复现场外设外设C中断服务程序中断服务程序外设外设B中断服务程序中断服务程序外设外设A中断服务程序中断服务程序NNNYYY11/10/202229微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用屏蔽法查询l屏蔽法查询：屏蔽法查询：INAL,20HTESTAL,80HJNEPWF;转电源故障处理转电源故障处理TESTA

32、L,40HJNEDISS;转磁盘服务程序转磁盘服务程序TESTAL,20HJNEMT;转磁带服务程序转磁带服务程序返回11/10/202230微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用移位法查询l移位法查询移位法查询INAL,20HSALAL,1;AL中的值算术左移中的值算术左移1位位JCPWF;转电源故障处理转电源故障处理SALAL,1JCDISS;转磁盘服务程序转磁盘服务程序返回11/10/202231微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用软件查询法的优、缺点 l软件查询法的软件查询法的优点：优点：优先权次序由程序确定优先权次序由程序

33、确定；省硬件省硬件，不需要复杂电路，不需要复杂电路l缺缺点点：CPU响响应应中中断断的的速速度度慢慢，即即由由询询问问转转至至相应服务程序的入口需较长时间。相应服务程序的入口需较长时间。返回11/10/202232微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用（二）硬件确定中断优先权l（1）用用编编码码器器和和比比较较器器组组成成的的优优先先权权排排队队电电路路l（2）菊花链式优先权排队电路菊花链式优先权排队电路l（3）专用的中断控制器专用的中断控制器返回11/10/202233微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用（1）用编码器和比较器组成

34、的优先权排队电路l电路原理如图10-6所示。l优先权编码器对中断输入线进行优先权编码。中断源I0=1编码为A2A1A0=000；中断源I1=1编码为A2A1A0=001，I7=1编码为A2A1A0=111。111的优先权最高。有多个中断源提出请求时，编码器输出优先权最高的编码。l优先权寄存器存放当前正在处理的中断优先权编码B2B1B0。当前没有中断处理时，“优先权失效”1，这时任一中断请求，都可通过与门2送到CPU的INTR端。如果CPU当前正在处理中断的话，则“优先权失效”=0，与门2被封锁，中断请求能否经过与门1受比较器输出信号的控制。若提出请求的中断源的优先权编码高于正在处理的中断源，即

35、AB，则比较器输出“1”，与门1开通，中断请求经与门1送CPU；否则比较器输出“0”，该中断被封锁，直至当前中断处理完毕才通过与门2送至CPU。l中断类型号由A2A1A0 提供。返回11/10/202234微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用图10-6 编码器和比较器的优先权排队电路返回优先权优先权寄存器寄存器8到到3优先权优先权编码器编码器CPU数据总线数据总线AB比较器比较器A2A1A0B2B1B0中断中断输入输入21去去CPU INTR优先权失效优先权失效11/10/202235微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用（2）菊花

36、链式优先权排队电路l菊花链式优先权排队电路如图10-7所示。l中断请求Ii通过或门送入CPU的INTR端。CPU响应后输出INTA。l若中断源I1提出请求，则与门A1被打开，缓冲器A被选通，该中断类型号被送入CPU，转入该中断服务程序。I1输入与门A1的同时，也输入与门A2，使A2输出低电平，将A级以下的各中断请求Ii都屏蔽掉。l在菊花链优先权排队电路中，排在最前面的中断请求优先权最高，即I1I2I3。若前级有中断请求，则屏蔽本级和以下各级的中断请求；若本级有中断请求，则屏蔽以下各级的中断请求。返回11/10/202236微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用图1

37、0-7 菊花链式优先权排队电路返回缓缓冲冲器器A缓缓冲冲器器B缓缓冲冲器器CA1A2C2C1B2B1INTACPUDB中断中断矢量矢量中断中断矢量矢量中断中断矢量矢量INTR11/10/202237微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用（3）专用的中断控制器 l微机系统中，常采用专门的中断控制器进行中断优先权管理，如Intel公司的8259A，通过它对外设接口的中断请求进行管理。返回11/10/202238微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用10.2 可编程中断控制器可编程中断控制器8259A 10.2.1 8259A的内部结构的内

38、部结构10.2.28259A的引脚的引脚10.2.38259A的工作方式的工作方式10.2.48259A的命令字的命令字10.2.58259A的级联使用的级联使用返回小结小结11/10/202239微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用10.2.1 8259A的内部结构的内部结构 8259A的内部结构如的内部结构如图图10-8所示，包括八部分：所示，包括八部分：l（1）中中 断断 请请 求求 寄寄 存存 器器 IRR（Interrupt RequestRegister）：）：保存保存中断请求信号中断请求信号IR0IR7；l（2）中中断断屏屏蔽蔽寄寄存存器器IMR(

39、InterruptMaskRegister)：对对IRR中相应的中断源进行中相应的中断源进行屏蔽屏蔽（置置“1”）；）；l（3）中中 断断 服服 务务 寄寄 存存 器器 ISR（Interrupt ServiceRegister）：记记录录正正在在处处理理的的中中断断请请求求，相相应应的的ISR位位置置“1”；l（4）优优先先权权判判别别器器PR（PriorityResolver）：判判别别保保存存在在IRR中中的的中中断断请请求求的的优优先先级级，将将优优先先级级最最高高的的中中断断请请求求在在中中断断响响应应周周期期送送至至ISR寄寄存存器器。多多重重中中断断时时，由由PR判判定定是是否否

40、允允许许IRR中中的的中中断断请请求求打打断断正正在在处处理理的的ISR中保存的中断；中保存的中断；返回下一页11/10/202240微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用图10-8 8259A内部结构框图数据总线数据总线缓冲器缓冲器读读/写写控制电路控制电路级级 联联缓冲器缓冲器/比较器比较器D7D0CAS0CAS1CAS2A0RDWR控制电路控制电路中断服务中断服务寄存器寄存器（ISR）优先权优先权判别器判别器（PR）中断请求中断请求寄存器寄存器（IRR）INTINTA中断屏蔽寄存器中断屏蔽寄存器（IMR）IR7CSSP/ENIR6IR1IR0返回11/10/

41、202241微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用10.2.1 8259A的内部结构（续）的内部结构（续）l（5）数数据据总总线线缓缓冲冲器器：双双向向8位位三三态态缓缓冲冲器器，构构成成8259A与系统总线之间的数据接口；与系统总线之间的数据接口；l（6）读读/写写控控制制电电路路：控控制制状状态态信信息息的的读读出出和和控控制制命命令的写入；令的写入；l（7）级级联联缓缓冲冲器器/比比较较器器：用用于于多多片片8259A的的连连接接，最多可级联最多可级联8块块8259A，将中断源由，将中断源由8级扩展到级扩展到64级；级；l（8）控制）控制电路：控制电路：控制

42、8259A芯片内部部件运行。芯片内部部件运行。返回11/10/202242微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用10.2.2 8259A的引脚的引脚l8259A的引脚如的引脚如图图10-9所示，它有所示，它有28个引脚。个引脚。lCAS2CAS0为为级级联联信信号号线线。在在多多片片8259A级级联联系系统统中中，主主片片8259A的的CAS2CAS0为为输输出出线线，从从片片的的CAS2CAS0为为输入输入线。与线。与SP/EN配合使用。配合使用。lSP/EN为为级级联联/缓缓冲冲允允许许信信号号线线。当当8259A工工作作于于非非缓缓冲冲方方式式时时，SP作作

43、为为输输入入，用用来来决决定定本本片片8259A是是主主片片还还是是从从片片，SP=1时时为为主主片片，SP=0时时为为从从片片。当当8259A采采用用缓缓冲冲方方式式时时，EN引引脚脚作作为为输输出出，与与数数据据总总线线驱驱动动缓缓冲冲器器OE相连，控制数据传输方向。相连，控制数据传输方向。返回11/10/202243微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用图图10-9 8259A的引脚图的引脚图11011121314567892342819181716152423222120272625D7D0 数据总线RD 读输入WR 写输入A0 端口选择信号CS 选片CA

44、S2 CAS0 级联信号线SP/EN 级联/缓冲允许线INT 中断输出INTA 中断响应输入IR0 IR7 中断请求输入引脚名引脚名CAS2SP/ENINTIR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7INTAA0VccD0D1D2D3D4D5D6D7RDWRCS地地CAS0CAS1返回11/10/202244微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用10.2.3 8259A的工作方式的工作方式（一）优先级设置方式优先级设置方式（二）（二）中断结束（中断结束（EOI）处理方式）处理方式（三）（三）中断屏蔽方式中断屏蔽方式（四）（四）中断请求引入方式中断请求引入方式（

45、五）（五）8259A与系统总线的连接方式与系统总线的连接方式返回11/10/202245微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用（一）优先级设置方式（一）优先级设置方式l（1）全嵌套方式全嵌套方式l（2）特殊全嵌套方式特殊全嵌套方式l（3）优先级自动循环方式优先级自动循环方式l（4）优先级特殊循环方式优先级特殊循环方式返回11/10/202246微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用（1）全嵌套方式全嵌套方式 l全嵌套方式是8259A的默认方式，也是最常用的工作方式。此方式中，中断优先级是固定的，IR0 优先级最高，IR7 优先级最低，

46、即IR0 IR1 IR2 IR3 IR4 IR5 IR6 IR7 l可实现中断嵌套：只允许高一级中断进入嵌套，不允许同级和低级中断进入嵌套。CPU响应中断时，中断服务寄存器ISR中的相应位保持为“1”。返回11/10/202247微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用（2）特殊全嵌套方式l特殊全嵌套方式只屏蔽低级中断，允许同级和高级中断进入嵌套。优先级次序仍是IR0 IR1 IR2 IR3 IR4 IR5 IR6 IR7 l该方式用于8259A级联，主片8259A设置为此方式，从片处于其他工作方式。同一个从片上不同优先级的8个中断源对于主片来讲却是同一级别。所以主

47、片的特殊全嵌套方式，使得CPU除能响应主片的高一级中断外，还能响应对于主片是同一级、对于从片是更高一级的中断。返回11/10/202248微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用（3）优先级自动循环方式 l优先级自动循环方式中，中断源的优先级是变化的。初始优先级次序规定为IR0、IR1、IR7，当一个外设得到中断服务后，它的优先级自动降为最低，其后一级中断升为最高级。例如IR4申请中断，处理完IR4中断后，IR5变为最高级，IR4降为最低优先级，优先级队列自动循环成IR5、IR6、IR7、IR0、IR4。l此方式适用于多个中断源优先级相等的场合。返回11/10/20

48、2249微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用（4）优先级特殊循环方式l优先级特殊循环方式与优先自动循环方式只有一点不同，即初始的最低优先级由用户编程确定，从而优先级次序及最高优先级也就确定了。例如，编程（OCW2）确定IR5为最低优先级，则优先级次序为IR6、IR7、IR0、IR1、IR5。返回11/10/202250微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用（二）（二）中断结束（中断结束（EOI）处理方式）处理方式l中断结束（EOI）处理就是对中断服务寄存器ISR中对应位的处理。当某中断被CPU响应后，8259A使ISR的对应位置“1

49、”，中断处理结束时，必须将ISR中对应位清“0”，以便再次接受同级别的中断。l8259A有三种中断结束（EOI）处理方式：（1）普通普通EOI方式方式（2）特殊特殊EOI方式方式（3）自动自动EOI方式（方式（AEOI）返回11/10/202251微微微微 机机机机 原原原原 理理理理 及及及及 应应应应 用用用用（1）普通普通EOI方式方式l该该方方式式适适合合于于全全嵌嵌套套工工作作方方式式。中中断断服服务务程程序序结结束束返返回回上上一一级级程程序序前前，CPU发发一一个个EOI命命令令，使使8259A自自动动将将ISR寄寄存存器器中中级级别别最最高高的的置置“1”位位清清“0”（即即结

50、结束束了了当当前前正正在在处处理理的的中中断断）。普普通通EOI方方式式的的设设置置是是使使OCW2中中的的EOI位位为为1，即即OCW2中的中的R、SL、EOI001。l在在优优先先级级循循环环方方式式中中，普普通通EOI循循环环方方式式的的设设置置通通过过使使OCW2中中的的R、SL、EOI=101来来实实现现，它它使使8259A将将ISR寄寄存存器器中中级级别别最最高高的的置置“1”位位清清“0”的的同同时时，赋赋予予该该位位最最低低优优先先级级，将将最最高高优优先先级级赋赋给给原原来来比比它它低低一一级级的的中中断断请请求求，其其它它中中断断源源的的优先级依次递增。优先级依次递增。返回