微机原理-第七章--中断技术课件.ppt

《微机原理-第七章--中断技术课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微机原理-第七章--中断技术课件.ppt（96页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第七章第七章第七章第七章 中断技术中断技术中断技术中断技术1北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋本章的主要内容本章的主要内容本章主要介绍：本章主要介绍：I/O的基本知识的基本知识（接口的功能与作用，端口编址方式，信（接口的功能与作用，端口编址方式，信息传送方式，端口地址分配与地址译码等）息传送方式，端口地址分配与地址译码等）中断的基本原理中断的基本原理（中断请求、判优、响应、处理、返回）（中断请求、判优、响应、处理、返回）8086中断系统中断系统（中断源，中断向量表，中断类型号，中断（中断源，中断向量表，中断类型号，中断响应过程等）响应过程等）中断控制器

2、中断控制器8259A（内部结构，工作原理，工作方式及编（内部结构，工作原理，工作方式及编程）程）PC XT/AT机中的外部中断逻辑机中的外部中断逻辑2北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋第一节第一节第一节第一节 I/O I/O 接口接口接口接口3北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋一、一、I/O 接口的重要作用接口的重要作用输入和输出设备是计算机系统的重要组成部分。外设与计算输入和输出设备是计算机系统的重要组成部分。外设与计算机主机连接是通过各种机主机连接是通过各种I/O接口实现的。所以，接口实现的。所以，I/O接

3、口在系接口在系统中起着重要的桥梁作用。如图：统中起着重要的桥梁作用。如图：4北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋一、一、I/O接口的重要作用（续）接口的重要作用（续）I/O I/O接口：连接外设与总线之间的逻辑电路的总接口：连接外设与总线之间的逻辑电路的总称。即总线主设备与外设之间的桥梁。称。即总线主设备与外设之间的桥梁。通过通过I/OI/O接口，总线与外设可以交换数据，主设备可以控接口，总线与外设可以交换数据，主设备可以控制该制该I/OI/O口的工作（向口的工作（向I/OI/O口写入命令）；监测与管理口写入命令）；监测与管理I/OI/O口的口的工作状态

4、；必要时，工作状态；必要时，I/OI/O口还可产生中断请求。口还可产生中断请求。主主设备设备与外与外设设交交换换数据数据还还存在以下存在以下问题问题需要解决：需要解决：速度不匹配速度不匹配 信号信号电电平不匹配（平不匹配（TTL,CMOS,RS-232TTL,CMOS,RS-232等）等）信号格式不匹配（并行、串行、模信号格式不匹配（并行、串行、模拟拟、数字等）、数字等）时时序不匹配（外序不匹配（外设设有自己的定有自己的定时时与控制与控制逻辑逻辑）5北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋微机系统中的各种微机系统中的各种I/O接口接口6北京邮电大学计算机科学

5、与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋二、二、I/O 接口的主要功能接口的主要功能 数据数据缓缓冲功能（解决速度差异）冲功能（解决速度差异）设备选择设备选择（端口地址，（端口地址，译码译码）信号信号转换转换功能（功能（电电平，并、串，数、模等平，并、串，数、模等转换转换）对对外外设设的控制与的控制与监测监测功能（功能（发发命令，命令，监测监测状状态态等）等）中断中断请请求与管理求与管理 可可编编程功能程功能7北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋三、三、I/O 端口的编址方式端口的编址方式 I/O 端口端口:把把I/O接口接口电电路中能被路

6、中能被CPU直接直接访问访问的寄的寄存器或某些特定器件称之存器或某些特定器件称之为为端口（端口（Port）。）。I/O接口中接口中常常设设有数据口、命令口和状有数据口、命令口和状态态口。口。I/O端口的端口的编编址方式址方式 与存与存储储器器统统一一编编址（或存址（或存储储器映射方式）器映射方式）优优点：点：指令多且指令多且齐齐全；端口空全；端口空间间大。大。缺点：缺点：指令指令长长且慢；占用内存空且慢；占用内存空间间。I/O I/O 独立独立编编址址 优优点：点：指令短（指令短（设设有有单单独的独的I/OI/O指令）指令）执执行快；不占内存行快；不占内存 空空间间；程序易；程序易读读。缺点：

7、缺点：端口空端口空间间小；需要小；需要单单独的独的I/OI/O读读、写信号。、写信号。8北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋四、四、CPU与与 I/O 端口之间传送信息的方式端口之间传送信息的方式无条件传送无条件传送 电路简单，电路简单，CPUCPU访问时总认为访问时总认为I/OI/O已准备好。下面是一个无条已准备好。下面是一个无条件传送的输入方式电路：件传送的输入方式电路：图中，AEN是地址 允许信号。当AEN=0由CPU控制总线；当AEN=1时，由DMA控制总线。CPU读三态缓冲器时总认为数据已准备就绪9北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计

8、算机科学与技术学院 周周 锋锋四、四、CPU与与 I/O 端口之间传送信息的方式（续）端口之间传送信息的方式（续）程序查询传送方式程序查询传送方式 读读I/OI/O端口状态信息，若准备就绪，就输入或输出，端口状态信息，若准备就绪，就输入或输出，否则，就继续查询等待。显然，该方式否则，就继续查询等待。显然，该方式CPUCPU的大部分时的大部分时间都用在了查询和等待了，所以传送效率不高。间都用在了查询和等待了，所以传送效率不高。下图是一个查询输入的接口电路。其查询程序如下：下图是一个查询输入的接口电路。其查询程序如下：wait1:mov dx,stport in al,dx test al,80h

9、 ;当当ready=1,数据已准备好。数据已准备好。jz wait1 ;当当ready=0,数据未准备好。数据未准备好。mov dx,dtport;准备好，读端口数据准备好，读端口数据 in al,dx 10北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋四、四、CPU与与 I/O 端口之间传送信息的方式（续）端口之间传送信息的方式（续）11北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋四、四、CPU与与 I/O 端口之间传送信息的方式（续）端口之间传送信息的方式（续）中断传送方式中断传送方式 该方式可大大提高该方式可大大提高CPUCP

10、U的工作效率。的工作效率。该方式是：当外设要求该方式是：当外设要求CPUCPU交换数据时，可向交换数据时，可向CPUCPU发出中断请求，发出中断请求，CPUCPU在执行完当前指令后，即可中断在执行完当前指令后，即可中断当前任务的执行，根据中断源提供的中断类型号，当前任务的执行，根据中断源提供的中断类型号，转入相应的中断处理程序，以实现对外设的数据传转入相应的中断处理程序，以实现对外设的数据传送和管理。送和管理。该方式可实现该方式可实现CPUCPU和外设并行工作。和外设并行工作。12北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋四、四、CPU与与 I/O 端口之间传

11、送信息的方式（续）端口之间传送信息的方式（续）13北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋四、四、CPU与与 I/O 端口之间传送信息的方式（续）端口之间传送信息的方式（续）DMA传送方式传送方式 DMA（Direct Memory Access）传送方式又称直接存储器）传送方式又称直接存储器存取方式存取方式。其原理就是在存储器与外设之间开辟一条高速数据。其原理就是在存储器与外设之间开辟一条高速数据通道，使外设与内存之间直接交换数据。这一数据通道是通过通道，使外设与内存之间直接交换数据。这一数据通道是通过DMA控制器来实现的。在控制器来实现的。在DMA传送期

12、间，不需要传送期间，不需要CPU的任何的任何干预，而是由干预，而是由DMA控制器控制系统总线，在其控制下完成数控制器控制系统总线，在其控制下完成数据传送任务。据传送任务。对于高速数据传送和与外设频繁交换信息的场合，对于高速数据传送和与外设频繁交换信息的场合，DMA方方式比中断传送方式效率高。因为中断传送要不断的保护断点和式比中断传送方式效率高。因为中断传送要不断的保护断点和现场，使现场，使CPU的工作效率大为降低。的工作效率大为降低。14北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋四、四、CPU与与 I/O 端口之间传送信息的方式（续）端口之间传送信息的方式（续

13、）DMA传送原理示意图如下：传送原理示意图如下：15北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋五、五、PC机系列机系列I/O端口地址分配端口地址分配地址分配：前地址分配：前256个端口给系统板，后个端口给系统板，后768个端口给扩展版个端口给扩展版系统板上接口芯片的端口地址系统板上接口芯片的端口地址(000H00FFH)16北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋五、五、PC机系列机系列I/O端口地址分配（续）端口地址分配（续）扩展槽上接口控制卡的端口地址（扩展槽上接口控制卡的端口地址（100H3FFH)17北京邮电大学计算

14、机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋六、六、I/O端口地址译码端口地址译码译码电路的两种译码方式译码电路的两种译码方式固定式端口地址译码固定式端口地址译码可选式端口地址译码可选式端口地址译码译码电路的实现途径译码电路的实现途径门电路译码门电路译码译码器译码译码器译码GAL、FPGA器件实现译码（译码电路对外可保密）器件实现译码（译码电路对外可保密）（由于涉及到开发工具与（由于涉及到开发工具与GAL编程，不要求掌握）编程，不要求掌握）18北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋六、六、I/O端口地址译码（续）端口地址译码（续）全译码电路

15、：读全译码电路：读2F8H端口端口（A9A0=1011111000B）用门电路实现译码，用门电路实现译码，IOR也参与译码也参与译码注：AEN=0 非DMA传送 AEN=1 DMA传送19北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋六、六、I/O端口地址译码（续）端口地址译码（续）读写读写2F8H端口端口 （IOR与与IOW都参与译码）都参与译码）20北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋六、六、I/O端口地址译码（续）端口地址译码（续）举例举例21北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋

16、六、六、I/O端口地址译码（续）端口地址译码（续）采用译码器可同时译出多个端口地址采用译码器可同时译出多个端口地址常用译码器有常用译码器有3-8译码器译码器74LS138、4-16译码器译码器74LS154，双双2-4译码器译码器74LS139等等22北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋六、六、I/O端口地址译码（续）端口地址译码（续）例：采用例：采用74LS138译码器实现译码器实现PC机系统板上的端口机系统板上的端口地址译码地址译码23北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋六、六、I/O端口地址译码（续）端口地址

17、译码（续）用比较器和开关实现用比较器和开关实现A0-A9的变化:000001010 xxxx 0 011 xx 100101110111B0-3 A 0-3 输出0 B0-3 =A 0-3 输出1 24北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋六、六、I/O端口地址译码（续）端口地址译码（续）该译码器可译出该译码器可译出16组（组（A9A6可变）不同的地址空可变）不同的地址空间，每组有间，每组有32个（个（A4A0可变）地址，即：每组有可变）地址，即：每组有8个（个（A4A2被译码）子组，每个子组有被译码）子组，每个子组有4个地址（个地址（A1，A0译码）译码

18、）译码器可译出的最小地址为：译码器可译出的最小地址为：000H （A9A0=0000000000）译码器可译出的最大地址为：译码器可译出的最大地址为：3DFH （A9A0=1111 0 11111）25北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋六、六、I/O端口地址译码（续）端口地址译码（续）用跳接开关实现用跳接开关实现 26北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋六、六、I/O端口地址译码（续）端口地址译码（续）27北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋第二节第二节第二节第二节 中断的

19、基本概念中断的基本概念中断的基本概念中断的基本概念28北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋中断的概念和全过程中断的概念和全过程*什么是中断？什么是中断？所谓中断就是当所谓中断就是当CPU正常运行程序时，由于随机的事件包正常运行程序时，由于随机的事件包括内部事件和外部事件）引起括内部事件和外部事件）引起CPU暂时中止正在运行的程序，暂时中止正在运行的程序，转去执行请求中断的中断源的中断服务程序，中断服务结束后转去执行请求中断的中断源的中断服务程序，中断服务结束后再返回被中止的程序。这一过程被称为中断。再返回被中止的程序。这一过程被称为中断。*中断源中断源

20、广义地说，能引起广义地说，能引起CPUCPU产生程序中断的随机事件就是中断源。产生程序中断的随机事件就是中断源。例如：外设故障、传输错误、定时器时间到等都可以是中断源；例如：外设故障、传输错误、定时器时间到等都可以是中断源；某外设需要传送数据向某外设需要传送数据向CPUCPU发出中断请求，该外设即是中断源。发出中断请求，该外设即是中断源。对主机来说，系统掉电、硬件故障、软件错误、设置断点、单对主机来说，系统掉电、硬件故障、软件错误、设置断点、单步操作等也是中断源。步操作等也是中断源。29北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋中断的概念和全过程（续）中断的概

21、念和全过程（续）*中断过程中断过程 中断的全过程分为以下五步：中断请求，中断判优，中断响中断的全过程分为以下五步：中断请求，中断判优，中断响应，中断服务（处理），中断返回。应，中断服务（处理），中断返回。中断请求中断请求 中断请求分为边沿请求和电平请求。请求信号由低到高或中断请求分为边沿请求和电平请求。请求信号由低到高或有高到低的跳变为边沿触发请求；请求信号为高电平或低电平有高到低的跳变为边沿触发请求；请求信号为高电平或低电平为电平触发请求。为电平触发请求。中断判优中断判优 1 1、软件判优、软件判优 2 2、硬件判优、硬件判优 30北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术

22、学院 周周 锋锋中断的概念和全过程（续）中断的概念和全过程（续）中断响应中断响应 中断响应就是中断响应就是CPU”CPU”中断中断”现正在进行的处理任现正在进行的处理任务，转向中断请求相对应的处理程序的过程。务，转向中断请求相对应的处理程序的过程。中断响应过程应解决如下问题：中断响应过程应解决如下问题：*保护断点保护断点 *保护现场保护现场 *CPU CPU关中断关中断 *转到中断请求所对应的处理程序转到中断请求所对应的处理程序 （控制权转移：方法有固定入口地址；矢量中断）（控制权转移：方法有固定入口地址；矢量中断）31北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋

23、锋中断的概念和全过程（续）中断的概念和全过程（续）中断处理（服务）中断处理（服务）中断处理就是执行中断服务程序，完成中断源提中断处理就是执行中断服务程序，完成中断源提出的处理要求。实际上是软件编程问题。出的处理要求。实际上是软件编程问题。中服程序与子程序的区别：随机事件与意料之中中服程序与子程序的区别：随机事件与意料之中事件；对主程序透明与不透明。事件；对主程序透明与不透明。中服程序中如何保护现场与恢复现场。中服程序中如何保护现场与恢复现场。若允许中断嵌套，应该在中服程序中开中断若允许中断嵌套，应该在中服程序中开中断（STI)STI)。32北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学

24、与技术学院 周周 锋锋中断的概念和全过程（续）中断的概念和全过程（续）中断返回中断返回 中断返回就是中断返回就是CPU控制权由中服程序转移到被中控制权由中服程序转移到被中断程序的过程。用断程序的过程。用IRET指令。指令。IRET指令的功能。指令的功能。33北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋中断识别中断识别什么是中断识别什么是中断识别CPU管理多个中断源时，在收到中断源发出的中断请管理多个中断源时，在收到中断源发出的中断请求后，需判断是哪一个中断源提出的中断请求，以便求后，需判断是哪一个中断源提出的中断请求，以便对它进行服务（或处理）对它进行服务（或处

25、理）中断识别的方法中断识别的方法查询中断法查询中断法向量中断法向量中断法34北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋查询中断法查询中断法CPU响应中断后，转入执行一特定地址的中断服务响应中断后，转入执行一特定地址的中断服务程序，该中断服务程序查询状态口，确定发出中断程序，该中断服务程序查询状态口，确定发出中断请求的外设，然后进行相应的处理。请求的外设，然后进行相应的处理。35北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋查询中断服务程序查询中断服务程序外设的中断优先级由查询的次序决定外设的中断优先级由查询的次序决定36北京邮电大

26、学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋向量中断法向量中断法多个外设经中断控制器向多个外设经中断控制器向CPU提出中断请求，提出中断请求，CPU响应中断发出响应中断发出INTA信号，中断控制器将相应的中断信号，中断控制器将相应的中断向量号（中断类型号）放在数据总线上，向量号（中断类型号）放在数据总线上，CPU读取读取后，即可确定中断源，查中断向量表进行相应处理。后，即可确定中断源，查中断向量表进行相应处理。37北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋中断向量表中断向量表中断向量表中断向量表由若干中断服务程序入口地址组成的表由若干中断

27、服务程序入口地址组成的表例：例：X86的中断向量表的中断向量表中断向量号0中断向量号1中断向量号255I PCSI PCSI PCSI PCSI PCS00000H00004H003FCH38北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋中断向量表（续）中断向量表（续）39北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋中断向量表的修改中断向量表的修改将中断类型号为将中断类型号为60H的中断服务程序的中断服务程序intr入口地址填入口地址填入中断向量表入中断向量表直接修改中断向量表直接修改中断向量表xor ax,axmov es,axm

28、ov bx,60h*4;中断向量号中断向量号x4mov ax,offset intr;中断服务程序的偏移地址中断服务程序的偏移地址mov es:bx,axmov ax,seg intr;中断服务程序的段地址中断服务程序的段地址mov es:bx+2,ax40北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋中断向量表的修改（续）中断向量表的修改（续）利用利用DOS调用修改中断向量表调用修改中断向量表 mov al,60hmov ah,35h；取取原中断向量原中断向量 int 21h；ES:BX=入口地址入口地址mov old_off,bxmov bx,esmov ol

29、d_seg,bxmov ax,2560h；置中断向量置中断向量mov dx,seg intrmov ds,dxmov dx,offset intrint 21h；DS:DX=入口地址入口地址 41北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋中断向量表的修改（续）中断向量表的修改（续）mov ax,2560h；恢复恢复原中断向量原中断向量mov dx,old_segmov ds,dx mov dx,old_offint 21h；DS:DX=入口地址入口地址 42北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋中断优先级中断优先级当多个中

30、断源同时提出中断请求时，当多个中断源同时提出中断请求时，CPU在一个时在一个时刻只能响应并处理一个中断请求，因此，响应优先刻只能响应并处理一个中断请求，因此，响应优先级最高的中断请求。中断源的优先级可按如下方式级最高的中断请求。中断源的优先级可按如下方式确定：确定：按优先级排队按优先级排队 根据预先确定的原则，对每一中断源指定优先级。根据预先确定的原则，对每一中断源指定优先级。例如：软件的查询顺序，硬件方式例如：软件的查询顺序，硬件方式按轮循排队按轮循排队 所有中断源的优先级相等所有中断源的优先级相等43北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋中断嵌套中断嵌

31、套当前正在被执行的中断服务程序可被优先级更高的当前正在被执行的中断服务程序可被优先级更高的中断请求中断中断请求中断优先级相同或更低的中断请求不能中断当前正在被优先级相同或更低的中断请求不能中断当前正在被执行的中断服务程序执行的中断服务程序44北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋第三节第三节第三节第三节 PCPC机的中断系统机的中断系统机的中断系统机的中断系统45北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋中断源类型中断源类型外部中断（硬中断）外部中断（硬中断）非屏蔽中断非屏蔽中断NMI可屏蔽中断可屏蔽中断INTR内部中断（

32、软中断）内部中断（软中断）除法错中断除法错中断溢出错中断溢出错中断断点中断断点中断单步中断单步中断46北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋PC机中断系统机中断系统47北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋硬中断与软中断的比较硬中断与软中断的比较硬中断的特点硬中断的特点由外部事件引起，具有随机性由外部事件引起，具有随机性CPU需发中断响应信号（对需发中断响应信号（对INTR），对），对NMI不发不发可以被屏蔽（对可以被屏蔽（对INTR），对），对NMI不能屏蔽不能屏蔽由中断控制器发中断类型号（对由中断控制器发中断类型号

33、（对INTR），对），对 NMI，CPU自动产生（自动产生（02号）号）软中断的特点软中断的特点通常，用中断指令触发，中断的发生时刻是可知的通常，用中断指令触发，中断的发生时刻是可知的CPU不发中断响应信号不发中断响应信号中断类型号（中断类型号（n）由指令直接给出）由指令直接给出不可被屏蔽不可被屏蔽48北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋非屏蔽中断非屏蔽中断NMI当当CPU收到非屏蔽中断收到非屏蔽中断NMI请求后，默认该请求的请求后，默认该请求的中断类型号为中断类型号为02H。早期的包括早期的包括3个非屏蔽中断源个非屏蔽中断源协处理器出错协处理器出错系统

34、系统RAM奇偶校验错奇偶校验错I/O通道校验错通道校验错 （图中有一（图中有一NMI允许触发器，口为允许触发器，口为A0H）49北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋非屏蔽中断非屏蔽中断NMI（续）（续）NMI请求可以控制请求可以控制复位后或向复位后或向A0H端口写端口写00H，禁止禁止NMI请求请求 mov al,00h out 0a0h,al向向A0H端口写端口写80H，允许允许NMI请求请求 mov al,80h out 0a0h,al50北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋可屏蔽中断可屏蔽中断INTR在在CP

35、U的的INT引脚输入引脚输入“高高”有效信号时，则产生有效信号时，则产生硬件可屏蔽中断请求信号。硬件可屏蔽中断请求信号。是否屏蔽由是否屏蔽由FR寄存器的寄存器的IF位决定。位决定。IF=0，屏蔽中断（执行屏蔽中断（执行CLI指令）指令）IF=1，允许中断（执行允许中断（执行STI指令）指令）使用中断控制器管理多个硬件中断源使用中断控制器管理多个硬件中断源51北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋内部中断（软中断）内部中断（软中断）除法错中断除法错中断执行执行DIV或或IDIV指令时，商超出机器表示的最大值，指令时，商超出机器表示的最大值，即产生即产生0号中

36、断号中断溢出错中断溢出错中断当当FR的的OF=1时，执行时，执行INTO指令，即产生指令，即产生4号中断号中断单步中断单步中断当当FR的的TF=1时，执行每条指令，即产生时，执行每条指令，即产生1号中断号中断指令中断指令中断断点中断断点中断 INT 3H（机器码为：机器码为：CCH），），单字节指令单字节指令INT nH52北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋软中断分类软中断分类在在PC系列机中，系列机中，INT n分为两类：分为两类：ROM-BIOS中断中断I/O设备控制程序设备控制程序BIOS实用服务程序实用服务程序BIOS特殊中断特殊中断BIOS专

37、用参数中断专用参数中断DOS中断中断公开的公开的DOS专用中断（供内核代码专用）专用中断（供内核代码专用）未公开的未公开的DOS专用中断（供内核代码专用）专用中断（供内核代码专用）DOS可调用中断可调用中断系统功能调用中断系统功能调用中断DOS保留保留53北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋外部中断处理过程外部中断处理过程中断申请中断申请外设向外设向CPU发中断请求信号申请发中断请求信号申请CPU给予服务，给予服务，CPU决定是否响应决定是否响应中断响应中断响应发中断响应信号发中断响应信号INTA，获取中断类型号，保存断点，获取中断类型号，保存断点及及F

38、R于堆栈，查表获得中断服务程序入口地址于堆栈，查表获得中断服务程序入口地址中断服务程序中断服务程序保护现场，开中断，对外设进行服务（保护现场，开中断，对外设进行服务（I/O操作），操作），恢复现场恢复现场中断返回中断返回从堆栈弹出断点及从堆栈弹出断点及FR，回到中断前的地址继续执行，回到中断前的地址继续执行54北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋中断处理过程（续）中断处理过程（续）开中断55北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋中断处理过程（续）中断处理过程（续）56北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机

39、科学与技术学院 周周 锋锋中断响应周期中断响应周期57北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋第四节第四节第四节第四节 可编程中断控制器可编程中断控制器可编程中断控制器可编程中断控制器 82598259A A58北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋8259A中断控制器（中断控制器（PIC）功能）功能优先级排队管理优先级排队管理完全嵌套完全嵌套循环优先级循环优先级特殊完全嵌套方式特殊完全嵌套方式接受和扩充外部设备的中断请求接受和扩充外部设备的中断请求利用级联方式可扩展至利用级联方式可扩展至8片，管理片，管理64个中断源个

40、中断源提供中断类型号提供中断类型号中断请求的允许与屏蔽中断请求的允许与屏蔽59北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋8259A的外部特性的外部特性60北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋8259A的内部结构的内部结构61北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋8259A的内部结构（续）的内部结构（续）中断请求寄存器（中断请求寄存器（IRR）存放外部中断源发出的中断请求信号，具有锁存功能存放外部中断源发出的中断请求信号，具有锁存功能正在服务寄存器（正在服务寄存器（ISR）存放正在被服

41、务的中断请求信号。中断嵌套时，有多存放正在被服务的中断请求信号。中断嵌套时，有多个比特同时被置个比特同时被置“1”中断屏蔽寄存器（中断屏蔽寄存器（IMR）“0”允许中断；允许中断；“1”屏蔽中断屏蔽中断优先权分析器（优先权分析器（PR）把把IRR的内容与的内容与ISR的内容进行比较，响应优先级高的的内容进行比较，响应优先级高的中断中断62北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋8259A的内部结构（续）的内部结构（续）数据总线缓冲器数据总线缓冲器三态双向三态双向8位缓冲器作为与系统总线的接口位缓冲器作为与系统总线的接口读读/写控制逻辑写控制逻辑 RD WR

42、一条地址线一条地址线A0 （两个口地址（两个口地址:20H,21H）级联缓冲器级联缓冲器/比较器（比较器（CAS2CAS0）用于存储和比较从片中所有用于存储和比较从片中所有8259的标识号的标识号63北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋8259A的工作方式的工作方式中断触发方式中断触发方式边沿触发方式边沿触发方式电平触发方式电平触发方式中断查询方式（若系统中断源超过中断查询方式（若系统中断源超过64个时）个时）屏蔽中断源的方式屏蔽中断源的方式普通屏蔽方式普通屏蔽方式特殊屏蔽方式特殊屏蔽方式中断嵌套方式中断嵌套方式正常全嵌套方式正常全嵌套方式特殊全嵌套方式

43、特殊全嵌套方式64北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋8259A的工作方式（续）的工作方式（续）中断优先级方式中断优先级方式优先级自动循环方式优先级自动循环方式优先级指定循环方式优先级指定循环方式结束中断的处理方式结束中断的处理方式正常中断结束方式（正常中断结束方式（EOI）指定中断结束方式（指定中断结束方式（SEOI）自动中断结束方式（自动中断结束方式（AEOI）65北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋8259A的工作方式（续）的工作方式（续）几个名词解释几个名词解释正常全嵌套方式正常全嵌套方式 允许比现正处理的

44、优先级更高的事件打断它的处理而被服务。允许比现正处理的优先级更高的事件打断它的处理而被服务。特殊全嵌套方式特殊全嵌套方式 允许同级和高优先级的请求可以打断正进行的处理而实现嵌套。允许同级和高优先级的请求可以打断正进行的处理而实现嵌套。此方式仅用于主片此方式仅用于主片PIC。中断结束命令（中断结束命令（EOI）有三种有三种EOI命令，使得中断响应或处理完后能使相应的命令，使得中断响应或处理完后能使相应的ISR复复位（即位（即ISRi=0）。）。*正常正常EOI命令：在中断命令：在中断处处理理结结束束时时使当前使当前优优先先级级最高的最高的ISR复位。复位。66北京邮电大学计算机科学与技术学院北京

45、邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋8259A的工作方式（续）的工作方式（续）几个名词解释几个名词解释 *指定指定EOI命令（命令（SEOI）：该该EOI命令指出了所复位的命令指出了所复位的ISR的的号。号。该该命令用于不能肯定本命令用于不能肯定本级级是否最高是否最高优优先先级级的的场场合。合。*自自动动EOI命令（命令（AEOI）：）：该该方式下，当某一方式下，当某一IRQ被被CPU响响应应中断中断结结束束时时自自动动使其使其ISR为为0。这这种方式免除了中断种方式免除了中断处处理理结结束束时时一定要向一定要向8259A发发送送EOI命令的必要。但是它打乱了正常全嵌套。命令的必要。但是它

46、打乱了正常全嵌套。67北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋8259A全嵌套方式流程图全嵌套方式流程图68北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋8259A编程（命令字）编程（命令字）初始化命令字（有初始化命令字（有4个初始化命令字个初始化命令字ICW）芯片控制（工作方式设置）芯片控制（工作方式设置）ICW1中断类型号中断类型号ICW2级联方式级联方式ICW3特殊全嵌套、缓冲器方式特殊全嵌套、缓冲器方式ICW4操作命令字（有操作命令字（有3个操作命令字个操作命令字OCW）中断屏蔽字中断屏蔽字OCW1中断结束方式中断结束方

47、式OCW2中断查询中断查询OCW369北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋初始化命令字初始化命令字1（ICW1）完成触发方式设置及级联方式设置的功能完成触发方式设置及级联方式设置的功能70北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋初始化命令字初始化命令字2（ICW2）完成中断类型号设置的功能完成中断类型号设置的功能71北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋初始化命令字初始化命令字2（ICW2）（续）（续）例例在奇地址端口写入在奇地址端口写入00001000B后，对应的中断类型号后，对

48、应的中断类型号为为08-0FH在奇地址端口写入在奇地址端口写入10000000B后，对应的中断类型号后，对应的中断类型号为为80-87H72北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋初始化命令字初始化命令字3（ICW3）只在级联方式下使用。完成主、从片间连接关系设只在级联方式下使用。完成主、从片间连接关系设置功能置功能对主片的设置对主片的设置73北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋初始化命令字初始化命令字3（ICW3）（续）（续）对从片的设置对从片的设置74北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院

49、 周周 锋锋初始化命令字初始化命令字3（ICW3）（续）（续）例例75北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋初始化命令字初始化命令字4（ICW4）完成结束中断方式、缓冲模式和嵌套模式的设置功完成结束中断方式、缓冲模式和嵌套模式的设置功能能76北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋初始化命令字初始化命令字4（ICW4）（续）（续）特殊完全嵌套方式特殊完全嵌套方式 当前正在被执行的中断服务程序可被优先级相等或当前正在被执行的中断服务程序可被优先级相等或更高的中断请求中断更高的中断请求中断结束中断结束中断EOI普通普通EOI

50、 中断服务程序需向中断服务程序需向8259A 送中断结束命令（送中断结束命令（EOI）标标识中断结束识中断结束自动自动EOI 中断程序无需送中断程序无需送EOI命令。在第二个命令。在第二个INTA脉冲信号脉冲信号的后沿，将的后沿，将ISR的对应的对应bit清清0。77北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋操作命令字操作命令字1（OCW1）完成中断屏蔽完成中断屏蔽IR0-7的设置功能。的设置功能。OCW1可读可写可读可写78北京邮电大学计算机科学与技术学院北京邮电大学计算机科学与技术学院 周周 锋锋操作命令字操作命令字2（OCW2）完成非自动中断结束方式、中