【教学课件】第3章微机系统的中断系统.ppt
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1、第第3 3章章 微机系统的中断系统微机系统的中断系统第第3 3章章 微机系统的中断系统微机系统的中断系统3.1中断系统概述中断系统概述3.2微机系统的中断类型及机构微机系统的中断类型及机构3.3微机系统的中断过程微机系统的中断过程3.4中断优先级管理器中断优先级管理器8259APIC3.58259A在在PC/AT及及80386微机系统中的应用微机系统中的应用第第3 3章章 微机系统的中断系统微机系统的中断系统本章学习目标本章学习目标l l中断与异常的概念及中断的用途中断与异常的概念及中断的用途l l中断类型及中断向量中断类型及中断向量l l中断过程中断过程l l8259A中断原理中断原理l l
2、中断在微机系统中的应用中断在微机系统中的应用返回本章首页返回本章首页第第3 3章章 微机系统的中断系统微机系统的中断系统3.1 3.1 中断系统概述中断系统概述3.1.1 3.1.1 计算机采用中断控制技术的主要用途计算机采用中断控制技术的主要用途3.1.2 3.1.2 中断过程与中断技术中断过程与中断技术返回本章首页返回本章首页第第3 3章章 微机系统的中断系统微机系统的中断系统3.1.1 3.1.1 计算机采用中断控制技术的主要用途计算机采用中断控制技术的主要用途计算机采用中断控制技术主要用在以下计算机采用中断控制技术主要用在以下三个方面：三个方面：（1）故障处理）故障处理（2）分时操作）
3、分时操作（3）实时处理）实时处理返回本节第第3 3章章 微机系统的中断系统微机系统的中断系统3.1.2 3.1.2 中断过程与中断技术中断过程与中断技术一一个个完完整整的的中中断断过过程程由由中中断断请请求求、中中断断判判优优及及屏屏蔽蔽、中中断断响响应应、中中断断处处理理及及中中断断返返回回五五个个部部分分组组成成。微微机机系系统统中中使使用用的的中中断断技技术术有有单单线线中中断断、多多级级中中断断、矢矢量量中中断断三三种种。图图3.1为为微微处处理理器器的的3种种中中断断技技术术示示意意图图。一一个个完完整整的的中中断断过程，如图过程，如图3.2所示。所示。第第3 3章章 微机系统的中断
4、系统微机系统的中断系统图图3.1微处理器的微处理器的3种中断技术示意图种中断技术示意图第第3 3章章 微机系统的中断系统微机系统的中断系统图图3.2一一个个完完整整的的向向量量中中断断过过程程返回本节返回本节第第3 3章章 微机系统的中断系统微机系统的中断系统3.2 3.2 微机系统的中断类型及机构微机系统的中断类型及机构3.2.1 3.2.1 中断源中断源3.2.2 3.2.2 中断类型中断类型3.2.3 3.2.3 异常异常3.2.4 3.2.4 中断的优先权及其管理中断的优先权及其管理3.2.5 3.2.5 中断向量表中断向量表返回本章首页返回本章首页第第3 3章章 微机系统的中断系统微
5、机系统的中断系统3.2.1 3.2.1 中断源中断源图图3.3微机系统中的各种中断源微机系统中的各种中断源返回本节第第3 3章章 微机系统的中断系统微机系统的中断系统3.2.2 3.2.2 中断类型中断类型1 1外部中断外部中断 （1）可屏蔽中断）可屏蔽中断INTR、（、（2）非可屏蔽中断）非可屏蔽中断NMI2内部中断内部中断（1）除数零中断、（）除数零中断、（2）单步执行中断、）单步执行中断、（3）溢出中断、（）溢出中断、（4）指令中断）指令中断3软件中断软件中断返回本节第第3 3章章 微机系统的中断系统微机系统的中断系统3.2.3 3.2.3 异常异常异常是在指令执行期间检测到的不正常的或
6、非异常是在指令执行期间检测到的不正常的或非法的状态，使指令不能成功执行。异常分为：故障、法的状态，使指令不能成功执行。异常分为：故障、陷阱和中止（或失败）。故障是引起该故障的程序陷阱和中止（或失败）。故障是引起该故障的程序可被恢复执行的异常。陷阱是在指令执行期间被检可被恢复执行的异常。陷阱是在指令执行期间被检测到的，并在引起异常的指令执行之后向系统报告测到的，并在引起异常的指令执行之后向系统报告的一种异常。中止（失败）是微处理器面临严重错的一种异常。中止（失败）是微处理器面临严重错误时产生的异常。误时产生的异常。第第3 3章章 微机系统的中断系统微机系统的中断系统表表3.1为异常一览表为异常一
7、览表返回本节第第3 3章章 微机系统的中断系统微机系统的中断系统3.2.4 3.2.4 中断的优先权及其管中断的优先权及其管1优先权概念优先权概念根据中断源提出中断申请的轻重缓急为每个根据中断源提出中断申请的轻重缓急为每个中断源确定中断源确定CPU对它们响应的优先权。对它们响应的优先权。CPU在分在分配优先权时，一般是按照提出中断的外设的速度配优先权时，一般是按照提出中断的外设的速度和它们在微机系统中所处的地位来进行分配的。和它们在微机系统中所处的地位来进行分配的。在在8086/8088微机系统中，中断源的优先权由高到微机系统中，中断源的优先权由高到低的顺序依次为：除零数、低的顺序依次为：除零
8、数、INTn、INTo、NMI、INTR、单步执行中断。、单步执行中断。第第3 3章章 微机系统的中断系统微机系统的中断系统2中断权的优先管理中断权的优先管理（1）用硬件实现中断优先权的管理）用硬件实现中断优先权的管理最最常常用用的的方方法法是是采采用用、所所示示的的排排队队链链优优先先权权的的控控制方法。如图制方法。如图3.4、3.5所示。所示。（2）用软件实现中断优先权的管理）用软件实现中断优先权的管理最常用的方法是软件查询方法，它要借助一些简最常用的方法是软件查询方法，它要借助一些简单的接口电路来实现，如图单的接口电路来实现，如图3.6所示。所示。第第3 3章章 微机系统的中断系统微机系
9、统的中断系统图图3.4排队链优先权的控制方法排队链优先权的控制方法第第3 3章章 微机系统的中断系统微机系统的中断系统图图3.5矢量中断优先权的控制系统矢量中断优先权的控制系统第第3 3章章 微机系统的中断系统微机系统的中断系统图图3.6软软件件查查询询方方法法流流程程图图第第3 3章章 微机系统的中断系统微机系统的中断系统用软件查询的程序如下：用软件查询的程序如下：INTERPROCPUSHAXPUSHBXPUSHCXPUSHDX；现场保护；现场保护INAL,100H；查询；查询SALAL,1；寄存器逻辑左移；寄存器逻辑左移1JCSERVA；为；为1则执行则执行A服务程序服务程序SALAX,
10、1；寄存器逻辑左移；寄存器逻辑左移1第第3 3章章 微机系统的中断系统微机系统的中断系统JCSERVB；为；为1则执行则执行B服务程序服务程序.SALAL,1；寄存器逻辑左移；寄存器逻辑左移1JCSERVH；为；为1则执行则执行H服务程序服务程序SERVH；H服务程序服务程序.SERVA；A服务程序服务程序.SERVB；B服务程序服务程序.第第3 3章章 微机系统的中断系统微机系统的中断系统CLI；关中断；关中断POPDX；恢复现场；恢复现场POPCXPOPBXPOPAXSTI；开中断；开中断IRET；中断返回原断点；中断返回原断点INTERENDP返回本节第第3 3章章 微机系统的中断系统微
11、机系统的中断系统3.2.5 3.2.5 中断向量表中断向量表中中断断向向量量表表由由三三部部分分组组成成，如如图图3.7所所示示。地地址址如如表表3.2所所示。示。（1）中中 断断 类类 型型 号号 04为为 专专 用用 中中 断断 指指 针针，占占 用用0000H0013H的的20个字节，并且用户不能对其修改。个字节，并且用户不能对其修改。（2）中中 断断 类类 型型 号号 513为为 保保 留留 中中 断断 指指 针针，占占 用用0013H007FH的的108个个字字节节，这这是是Intel公公司司保保留留的的中中断断指指针，用户不应使用。针，用户不应使用。（3）中中断断类类型型号号322
12、55为为用用户户使使用用的的中中断断指指针针，占占用用0080H03FFH的的896个字节，它可由用户指定。个字节，它可由用户指定。第第3 3章章 微机系统的中断系统微机系统的中断系统图图3.7中中断断向向量量指指针针表表第第3 3章章 微机系统的中断系统微机系统的中断系统表表3.2中中断断向向量量地地址址一一览览表表第第3 3章章 微机系统的中断系统微机系统的中断系统返回本节表表3.2中断向量地址一览表续表中断向量地址一览表续表第第3 3章章 微机系统的中断系统微机系统的中断系统3.3 3.3 微机系统的中断过程微机系统的中断过程3.3.1 3.3.1 中断请求中断请求3.3.2 3.3.2
13、 中断响应中断响应3.3.3 3.3.3 现场保护现场保护3.3.4 3.3.4 执行中断服务程序执行中断服务程序3.3.5 3.3.5 恢复现场恢复现场3.3.6 3.3.6 中断返回中断返回返回本章首页返回本章首页第第3 3章章 微机系统的中断系统微机系统的中断系统微型计算机系统的中断过程大致分为：微型计算机系统的中断过程大致分为：中断请求：由需要提供中断服务程序的设备中断请求：由需要提供中断服务程序的设备提出；中断响应：提出；中断响应：CPU给设备发出一个中断给设备发出一个中断应答信号；现场保护：保护执行中断服务程应答信号；现场保护：保护执行中断服务程序前的各种信息；执行中断服务程序：完
14、成序前的各种信息；执行中断服务程序：完成特定的操作；退出中断服务程序：恢复现场。特定的操作；退出中断服务程序：恢复现场。微机中断过程如图微机中断过程如图3.8所示。所示。第第3 3章章 微机系统的中断系统微机系统的中断系统图图3.8中断过程中断过程第第3 3章章 微机系统的中断系统微机系统的中断系统3.3.1 3.3.1 中断请求中断请求此过程由欲提出中断的外部设备或内部系统此过程由欲提出中断的外部设备或内部系统提出。当外部设备需要完成某种特定的操作或者提出。当外部设备需要完成某种特定的操作或者处理器系统内部出错时，需要处理器系统内部出错时，需要CPU进行处理，外进行处理，外部设备可以向部设备
15、可以向CPU提出中断申请，请求提出中断申请，请求CPU进行进行处理。处理。返回本节第第3 3章章 微机系统的中断系统微机系统的中断系统3.3.2 3.3.2 中断响应中断响应CPU给设备发出一个中断应答信号；当外设给设备发出一个中断应答信号；当外设提出的中断申请被提出的中断申请被CPU接收并认可后，首先解决接收并认可后，首先解决的是必须关中断，其次是微处理器在处理中断、的是必须关中断，其次是微处理器在处理中断、实现控制权的转移前必须把当前程序状态保存起实现控制权的转移前必须把当前程序状态保存起来，最后是查找中断源，即查找提出中断请求的来，最后是查找中断源，即查找提出中断请求的是外围设备还是内部
16、系统。是外围设备还是内部系统。返回本节第第3 3章章 微机系统的中断系统微机系统的中断系统3.3.3 3.3.3 现场保护现场保护为了确保在中断完成之后，程序能正确地返回为了确保在中断完成之后，程序能正确地返回到原来的断点处，继续执行原程序的下一条指令，到原来的断点处，继续执行原程序的下一条指令，必须对断点处的各种数据进行现场保护，主要是标必须对断点处的各种数据进行现场保护，主要是标志寄存器和志寄存器和CS、IP的值，我们可以将其压入堆栈的值，我们可以将其压入堆栈中，利用堆栈来进行保护。同时还要清除中断标志中，利用堆栈来进行保护。同时还要清除中断标志IF和和TF，关闭中断。，关闭中断。返回本节
17、第第3 3章章 微机系统的中断系统微机系统的中断系统3.3.4 3.3.4 执行中断服务程序执行中断服务程序根根据据中中断断类类型型号号N，可可以以在在中中断断向向量量表表中中查查出出要要执执行行中中断断服服务务程程序序的的入入口口地地址址，从从而而执执行行相相应应的的中中断断处处理理程程序序，该该程程序序可可以以是是用用户户自自己己编编写写的程序，也可以是系统提供的程序。的程序，也可以是系统提供的程序。返回本节第第3 3章章 微机系统的中断系统微机系统的中断系统3.3.5 3.3.5 恢复现场恢复现场在在中中断断处处理理程程序序完完成成后后，应应当当对对现现场场进进行行恢恢复复。此此时时可可
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