第6章 中断技术.ppt

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1、第第6 6章章 中断系统中断系统第第6章章 中断技术中断技术6.1 中断的基本中断的基本原理原理 6.2 8088的中断方式的中断方式6.3 Intel 8259A可编程中断控制器可编程中断控制器6.4 IBM-PC系列微机的中断系列微机的中断结结构构6.5 中断中断接口技术接口技术第第6 6章章 中断系统中断系统本章学习目标本章学习目标 掌掌握握有有关关中中断断的的基基本本概概念念、中中断断优优先先级级、中中断断嵌嵌套、中断屏蔽、中断向量等基本概念。套、中断屏蔽、中断向量等基本概念。了了解解8086/8088中中断断系系统统中中的的中中断断源源分分类类、IBM-PC机中断系统结构。机中断系统

2、结构。掌掌握握可可编编程程中中断断控控制制器器8259A的的功功能能、内内部部结结构构、工工作作方方式式及及初初始始化化命命令令和和操操作作命命令令的的定定义义、使使用用方法，服务程序的基本编写方法。方法，服务程序的基本编写方法。第第6 6章章 中断系统中断系统6.1 中断系统基本概念中断系统基本概念9.1.1 中断系统的作用中断系统的作用9.1.2 中断源中断源返回本章首页返回本章首页第第6 6章章 中断系统中断系统6.1.1 中断系统的作用中断系统的作用（1）分时处理）分时处理（2）故障处理）故障处理（3）实时处理）实时处理返回本节返回本节第第6 6章章 中断系统中断系统6.1.2 中断源

3、中断源1外外部部设设备备请请求求中中断断：是是指指系系统统中中外外设设所所发发生生的中断。的中断。2实实时时请请求求中中断断：实实时时中中断断用用于于实实时时系系统统中中，在工业控制中经常使用。在工业控制中经常使用。3故故障障请请求求中中断断：同同机机器器硬硬件件错错误误有有关关的的中中断断系统称谓硬件故障中断。系统称谓硬件故障中断。4程程序序性性中中断断：与与用用户户程程序序错错误误有有关关的的中中断断，统称为程序性中断。统称为程序性中断。返回本节返回本节第第6 6章章 中断系统中断系统6.2 中断的处理过程中断的处理过程6.2.1 中断请求与中断屏蔽中断请求与中断屏蔽6.2.2 中断优先级

4、排队中断优先级排队6.2.3 中断响应中断响应6.2.4 中断处理中断处理返回本章首页返回本章首页第第6 6章章 中断系统中断系统处理一个中断的过程，就是妥善处理以下处理一个中断的过程，就是妥善处理以下一些基本问题的过程：一些基本问题的过程：1）何时检查中断输入信号及其处理办法。）何时检查中断输入信号及其处理办法。2）如何把控制转给中断服务程序。）如何把控制转给中断服务程序。3）如何保护和恢复中断的现场。）如何保护和恢复中断的现场。4）如何识别中断源。）如何识别中断源。5）如何识别优先级较高的中断。）如何识别优先级较高的中断。6）如何开放和关闭中断。）如何开放和关闭中断。第第6 6章章 中断系

5、统中断系统6.2.1 中断请求与中断屏蔽中断请求与中断屏蔽1中中断断请请求求的的定定义义：用用某某种种信信号号通通知知CPU指指明明某某台外设正在请求需要中断现行程序的执行。台外设正在请求需要中断现行程序的执行。2中中断断请请求求的的条条件件：第第一一、外外设设本本身身的的准准备备工工作作已完成；第二、系统允许该外设发中断请求。已完成；第二、系统允许该外设发中断请求。3中中断断屏屏蔽蔽：当当此此触触发发器器在在程程序序控控制制下下，使使触触发发器器输输出出端端置置“1”时时，允允许许中中断断（EI），若若触触发发器器输出端置输出端置“0”时，则关闭中断（时，则关闭中断（DI）。）。返回本节返回

6、本节第第6 6章章 中断系统中断系统6.2.2 中断优先级排队中断优先级排队1中中断断优优先先级级：当当CPU正正在在处处理理中中断断时时，能能响响应应更更高高级级别别的的中中断断请请求求，而而屏屏蔽蔽掉掉同同级级或或较较低低级级别的中断请求。别的中断请求。2单单级级中中断断处处理理和和多多级级中中断断处处理理：单单级级中中断断处处理理不不允允许许其其他他设设备备再再中中断断CPU的的程程序序；多多级级中中断断处处理理允允许许优优先先级级高高的的中中断断打打断断优优先先级级低低的的中中断断服服务程序。务程序。第第6 6章章 中断系统中断系统图图6-1 同时中断请求的处理方法同时中断请求的处理方

7、法（a）单级中断处理（b）多级中断处理第第6 6章章 中断系统中断系统3中断排队与中断源的识别中断排队与中断源的识别（如图如图5-35-7所示）所示）（1）程序查询识别（软件查询法）程序查询识别（软件查询法）（2）单线串行顺序链识别（硬件查询法）单线串行顺序链识别（硬件查询法）（3）中断向量法识别）中断向量法识别第第6 6章章 中断系统中断系统图6-3多级中断结构图6-4单级中断结构第第6 6章章 中断系统中断系统图图6-5 程程序序查查询询识识别别中中断断方方法法第第6 6章章 中断系统中断系统图图6-6 串行顺序链识别中断方法串行顺序链识别中断方法第第6 6章章 中断系统中断系统图图6-7

8、 向量中断示意图向量中断示意图返回本节返回本节第第6 6章章 中断系统中断系统6.2.3 中断响应中断响应1中断响应的方法中断响应的方法（1）中断隐指令）中断隐指令（2）中断矢量）中断矢量第第6 6章章 中断系统中断系统2中断响应的条件中断响应的条件1）设置中断请求触发器，发出中断请求信号）设置中断请求触发器，发出中断请求信号2）设置中断屏蔽触发器，当此触发器为）设置中断屏蔽触发器，当此触发器为“1”时，时，允许外设的中断请求才能被送出至允许外设的中断请求才能被送出至CPU。3）CPU处于开中断状态。处于开中断状态。4）CPU在一条现行指令结束之后响应中断。在一条现行指令结束之后响应中断。第第

9、6 6章章 中断系统中断系统3中断响应的过程中断响应的过程1）发出中断响应信号。）发出中断响应信号。2）同同时时自自动动关关中中断断，即即置置中中断断允允许许触触发发器器IF为为“0”。3）保存断点。）保存断点。4）保护现场。）保护现场。5）输入到中断服务程序逻辑的入口地址。）输入到中断服务程序逻辑的入口地址。返回本节返回本节第第6 6章章 中断系统中断系统6.2.4 中断处理中断处理1起始部分起始部分保护现场保护现场2主体部分主体部分中断服务中断服务3结尾部分结尾部分恢复现场恢复现场第第6 6章章 中断系统中断系统中中断断服服务务程程序序框框图图与与程程序序示示例例返回本节返回本节第第6 6

10、章章 中断系统中断系统6.3 Intel 8259A可编程中断控制器可编程中断控制器6.3.1 8259A的框图和引脚的框图和引脚6.3.2 中断触发方式和中断响应过程中断触发方式和中断响应过程6.3.3 工作方式工作方式6.3.4 屏蔽中断源的方式屏蔽中断源的方式6.3.5 结束中断处理的方式结束中断处理的方式6.3.6 中断级联方式中断级联方式6.3.7 8259A初始化命令字和操作方式命令字初始化命令字和操作方式命令字返回本章首页返回本章首页第第6 6章章 中断系统中断系统6.3.1 8259A的框图和引脚的框图和引脚1功能及工作特点功能及工作特点1）可用）可用9片片8259A来构成来构

11、成64级的主从式中断系统。级的主从式中断系统。2）每一级中断都可以屏蔽或允许。）每一级中断都可以屏蔽或允许。3）8259A可可提提供供相相应应的的中中断断向向量量，从从而而能能迅迅速速地地转至中断服务程序。转至中断服务程序。4）通过编程使）通过编程使8259A工作在多种不同的方式。工作在多种不同的方式。5）工作时只需要一组）工作时只需要一组+5V电源。电源。第第6 6章章 中断系统中断系统2结构框图结构框图8259A的方框图第第6 6章章 中断系统中断系统38259A的的引引脚脚8259A的引脚第第6 6章章 中断系统中断系统48259A的工作原理的工作原理第一个负脉冲到达时，第一个负脉冲到达

12、时，8259A做到：做到：1）使）使IRR的锁存功能失效。的锁存功能失效。2）使当前中断服务寄存器）使当前中断服务寄存器ISR中的相应位置中的相应位置1。3）便）便IRR寄存器中的相应位清零。寄存器中的相应位清零。第二个负脉冲到达时，第二个负脉冲到达时，8259A完成：完成：1）将将中中断断类类型型寄寄存存器器中中的的内内容容ICW2，送送到到数数据据总总线线的的D7D0，CPU将此作为中断类型码。将此作为中断类型码。2）第第二二个个脉脉冲冲结结束束时时，8259A会会将将第第一一个个脉脉冲冲到到来来时时设设置置的的当前中断服务寄存器当前中断服务寄存器ISR的相应位清零。的相应位清零。第第6

13、6章章 中断系统中断系统58259A寄存器及寄存器及I/O端口的识别端口的识别8259A读写操作及地址CSRDWRA0功能8259A端口PC/XT机端口0010读IRR，ISR偶地址20H0011读IMR奇地址21H0100写ICW1，OCW2，OCW3偶地址20H0101写ICW2，ICW3，ICW4，OCW1奇地址21H011无操作1无操作返回本节返回本节第第6 6章章 中断系统中断系统6.3.2 中断触发方式和中断响应过程中断触发方式和中断响应过程 1中断触发方式中断触发方式（1）边沿触发方式）边沿触发方式（2）电平触发方式）电平触发方式（3）中断查询方式）中断查询方式第第6 6章章 中

14、断系统中断系统2中断响应过程中断响应过程1）当当它它的的一一条条或或多多条条中中断断请请求求线线（IR7IR0）变变为为高高电电平平时时，它它就就使使中中断断请请求求锁锁存存器器IRR相相应应的的位置位置1。2）8259A分分析析这这些些请请求求，它它就就向向CPU发发出出高高电电平平有效信号有效信号INT，请求中断服务。，请求中断服务。3）当当前前一一条条指指令令执执行行完完毕毕，且且IF=1时时，CPU响响应应中断请求，进入中断响应总线周期。中断请求，进入中断响应总线周期。第第6 6章章 中断系统中断系统4）8259A接接到到来来自自CPU的的第第一一个个脉脉冲冲，把把允允许许中中断断的的

15、最最高高优优先先级级请请求求位位，置置入入服服务务寄寄存存器器ISR，并把并把IRR中对应的位清零。中对应的位清零。5）CPU在第二个总线周期，再次发出一个脉冲，在第二个总线周期，再次发出一个脉冲，8259A接到第二个脉冲，送出中断类型码，接到第二个脉冲，送出中断类型码，CPU读取该类型码。第二个中断响应周期，总线封锁读取该类型码。第二个中断响应周期，总线封锁撤销。撤销。第第6 6章章 中断系统中断系统中断响应总线周期时序中断响应总线周期时序返回本节返回本节第第6 6章章 中断系统中断系统6.3.3 工作方式工作方式1一般完全嵌套方式一般完全嵌套方式2特殊完全嵌套方式特殊完全嵌套方式3优先级自

16、动循环方式优先级自动循环方式4优先级特殊循环方式优先级特殊循环方式返回本节返回本节第第6 6章章 中断系统中断系统6.3.4 屏蔽中断源的方式屏蔽中断源的方式1普通屏蔽方式普通屏蔽方式2特殊屏蔽方式特殊屏蔽方式返回本节返回本节第第6 6章章 中断系统中断系统6.3.5 结束中断处理的方式结束中断处理的方式1中断自动结束方式中断自动结束方式2一般的中断结束方式一般的中断结束方式3特殊的中断结束方式特殊的中断结束方式返回本节返回本节第第6 6章章 中断系统中断系统6.3.6 中断级联方式1缓缓冲冲方方式式：8259A通通过过总总线线驱驱动动器器和和数数据总线相连，这就是缓冲方式。据总线相连，这就是

17、缓冲方式。2非非缓缓冲冲方方式式：当当系系统统中中只只有有单单片片8259A时，一般将它直接与数据总线相连。时，一般将它直接与数据总线相连。第第6 6章章 中断系统中断系统8259A缓冲方式下级连结构缓冲方式下级连结构第第6 6章章 中断系统中断系统8259A非缓冲方式下级连结构非缓冲方式下级连结构返回本节返回本节第第6 6章章 中断系统中断系统6.3.7 8259A初始化命令字和初始化命令字和操作方式命令字操作方式命令字1初始化命令字初始化命令字ICW（1）ICW1（2）ICW2（3）ICW3（4）ICW4（5）初始化命令字的编程顺序）初始化命令字的编程顺序第第6 6章章 中断系统中断系统I

18、CW1命令字命令字第第6 6章章 中断系统中断系统ICW2命令字第第6 6章章 中断系统中断系统主主8259A的的ICW3命令字命令字第第6 6章章 中断系统中断系统ICW4命令字命令字 第第6 6章章 中断系统中断系统8059A初始化命令字的顺序返回本节返回本节第第6 6章章 中断系统中断系统6.4 IBM-PC机中断系统结构机中断系统结构6.4.1 8086/8088CPU6.4.1 8086/8088CPU的中断结构体系的中断结构体系6.4.2 8086/80886.4.2 8086/8088中断优先级别对中断源的管理中断优先级别对中断源的管理6.4.3 IBM-PC/XT6.4.3 I

19、BM-PC/XT的中断控制逻辑的中断控制逻辑6.4.4 IBM-PC/AT6.4.4 IBM-PC/AT的中断控制逻辑的中断控制逻辑返回本章首页返回本章首页第第6 6章章 中断系统中断系统6.4.1 8086/8088CPU的中断结构体系的中断结构体系8086/8088的中断源第第6 6章章 中断系统中断系统1内部中断内部中断内部中断的特点是：内部中断的特点是：1）是指令中指定的，或隐含的，或是预定的。）是指令中指定的，或隐含的，或是预定的。2）CPU不执行中断响应总线周期不执行中断响应总线周期INTA。3）除除单单步步中中断断外外，其其他他内内部部中中断断的的优优先先级级都都比比外部中断的要

20、高，都不能被屏蔽（禁止）。外部中断的要高，都不能被屏蔽（禁止）。4）单单步步中中断断的的优优先先级级是是所所有有中中断断里里最最低低的的，它它可以用中断允许标志位可以用中断允许标志位TF置置0来屏蔽。来屏蔽。第第6 6章章 中断系统中断系统2外部硬件中断外部硬件中断（1）非非屏屏蔽蔽中中断断NMI：不不受受中中断断允允许许标标志志IF的的影响，它总是被影响，它总是被CPU接受的，接受的，（2）屏屏蔽蔽中中断断INTR：是是否否响响应应INTR的的请请求求，取决于中断允许标志位取决于中断允许标志位IF的状态。的状态。第第6 6章章 中断系统中断系统3中断类型号和中断向量表中断类型号：对每种中断都

21、指定一个中断类型号中断类型号：对每种中断都指定一个中断类型号代码，从代码，从0255，每一个中断类型号都可以与一，每一个中断类型号都可以与一个中断服务程序相对应。中断服务程序存放在存个中断服务程序相对应。中断服务程序存放在存储区域内，而中断服务程序的入口地址存在内存储区域内，而中断服务程序的入口地址存在内存储器的中断向量表内。储器的中断向量表内。中断向量表：是中断类型号与它相应的中断服务中断向量表：是中断类型号与它相应的中断服务程序入口地址之间的转换表。程序入口地址之间的转换表。第第6 6章章 中断系统中断系统中断向量表第第6 6章章 中断系统中断系统IBMPCXT机的中断类型号的安排（一）第

22、第6 6章章 中断系统中断系统 IBMPCXT机的中断类型号的安排（二）中断类型号地址（H）中断功能中断类型号地址（H）中断功能2080-83程序结束2698-9B绝对磁盘写2184-87DOS系统调用279C-9F程序结束，驻留内存2288-8B结束地址28A0-A3DOS内部使用238C-8F中止处理292EA4-BBDOS保留2490-93错误处理2FBC-BFDOS内部使用2594-97绝对磁盘读303FC0-FFDOS保留第第6 6章章 中断系统中断系统4中断向量表的初始化中断向量表的初始化方法一：采用方法一：采用DOS系统功能调用。即系统功能调用。即INT 21H的的25H号功能调

23、用。号功能调用。方法二：将中断服务程序的入口地址直接装入中方法二：将中断服务程序的入口地址直接装入中断向量表中。断向量表中。返回本节返回本节第第6 6章章 中断系统中断系统6.3.2 8086/8088中断优先级别对中中断优先级别对中断源的管理断源的管理1中断优先级别中断优先级别中断源优先级除法错、INTn，INTO最高NMIINTR单步（陷阱）最低中断优先级顺序第第6 6章章 中断系统中断系统28086/8088对中断源的采样对中断源的采样 有有几几条条指指令令是是在在紧紧跟跟其其后后的的一一条条指指令令也也被执行完才去采样：被执行完才去采样：1）对段寄存器的装入指令）对段寄存器的装入指令

24、2）STI和和IRET指令指令 3）WAIT指令指令 4）HLT指令指令第第6 6章章 中断系统中断系统38086/8088中断处理过程中断处理过程1）将将中中断断类类型型码码乘乘4，指指向向中中断断向向量量表表中中的的中中断断处处理子程序的入口地址。理子程序的入口地址。2）保存）保存CPU的状态。的状态。3）清除）清除IF和和TF的状态标志位。的状态标志位。4）保存原来执行的主程序的中断点。）保存原来执行的主程序的中断点。5）转中断处理子程序入口地址。）转中断处理子程序入口地址。6）执行中断处理子程序。）执行中断处理子程序。7）返回到被中断了的主程序的断点继续执行。）返回到被中断了的主程序的

25、断点继续执行。第第6 6章章 中断系统中断系统 中中断断处处理理过过程程框框返回本节返回本节第第6 6章章 中断系统中断系统6.4.3 IBM-PC/XT的中断控制逻辑的中断控制逻辑（1）内内部部中中断断源源：除除法法错错引引起起的的中中断断、溢溢出出引引起起的的中中断断、执执行行中中断断指指令令INT（包包括括INT3断断点点中中断）引起的中断以及单步中断。断）引起的中断以及单步中断。（2）非非屏屏蔽蔽中中断断NMI：系系统统板板上上存存储储器器奇奇偶偶校校验验错错、I/O通通道道中中的的插插件件奇奇偶偶校校验验错错、8087请请求求中断。中断。（3）可可屏屏蔽蔽中中断断INTR：外外部部设

26、设备备请请求求中中断断时时，是通过是通过INTR引脚向引脚向8088 CPU请求屏蔽中断。请求屏蔽中断。第第6 6章章 中断系统中断系统 中断控制逻辑电路如图中断控制逻辑电路如图第第6 6章章 中断系统中断系统8259输入中断类型号中断源IRQ008电子钟时间基准IRQ109键盘IRQ20A为用户保留IRQ30B异步通信：COM2IRQ40C异步通信：COM1IRQ50D硬盘IRQ60E软盘IRQ70F并行打印机 IBMPC/XT机中断源和中断类型号返回本节返回本节第第6 6章章 中断系统中断系统6.4.4 IBM-PC/AT的中断控制逻辑的中断控制逻辑IBM PC/AT机的中断管理着三类中断

27、源：机的中断管理着三类中断源：（1）内部中断源）内部中断源（2）非屏蔽中断）非屏蔽中断NMI（3）可屏蔽中断）可屏蔽中断INTR第第6 6章章 中断系统中断系统PC/AT机两片8259级联硬件连接图第第6 6章章 中断系统中断系统 IBMPC/AT机中断源和中断类型号返回本节返回本节第第6 6章章 中断系统中断系统6.5 中断程序举例中断程序举例6.5.1 IBM-PC/XT机对机对8259A的初始化的初始化6.5.2 IBM-PC/AT机对机对8259A的初始化的初始化返回本章首页返回本章首页第第6 6章章 中断系统中断系统6.5.1 IBM-PC/XT机对机对8259A的初始化的初始化（1

28、）初始化编程）初始化编程1）工工作作在在8086/8088系系统统、单单片片8259A、边边沿沿触触发发方式。方式。2）中中断断向向量量初初始始值值为为08H（IRQ0，电电子子钟钟中中断断向向量）。量）。3）中中断断服服务务结结束束时时，用用常常规规的的中中断断结结束束命命令令，固固定优先权级别。定优先权级别。第第6 6章章 中断系统中断系统（2）中断屏蔽）中断屏蔽 1）屏蔽所有中断）屏蔽所有中断 2）屏蔽某中断源使其不发中断请求）屏蔽某中断源使其不发中断请求 3）中断查询）中断查询 4）中断结束命令字）中断结束命令字 返回本节返回本节第第6 6章章 中断系统中断系统6.5.2 IBM-PC

29、/AT机对机对8259A的初始化的初始化（1）初始化）初始化8259A主片主片MOV AL，11H；ICW1边沿触发，级连，有边沿触发，级连，有ICW4OUT 20H，ALJMP SHORL$+2；I/O端口的延时要求端口的延时要求MOV AL，08H；ICW2 中断类型号的初值为中断类型号的初值为08HOUT 21H，ALMOV AL，04H ；04=00000100B OCW3 从片从片INT接主片接主片IR2OUT 21H，ALJMP SHORL$+2 ；I/O端口的延时要求端口的延时要求MOV AL，09H ；ICW4 8086系统，非自动系统，非自动EOI，非缓冲，非缓冲，；特殊完全

30、嵌套；特殊完全嵌套OUT21H，AL第第6 6章章 中断系统中断系统（2）初始化）初始化8259A从片从片MOV AL，11H ；ICW1边沿触发，级连，有边沿触发，级连，有ICW4OUT 0A0H，ALJMP SHORL$+2 ；I/O端口的延时要求端口的延时要求MOV AL，70H ；ICW2 中断类型号的初值为中断类型号的初值为70HOUT 0A1H，ALMOV AL，02H ；OCW3 从片从片INT接主片接主片IR2OUT 0A1H，ALJMPSHORL$+2；I/O端口的延时要求端口的延时要求MOV AL，01H ；ICW4 8086系统，非自动系统，非自动EOI，非缓冲，非缓冲，；一般完全嵌套；一般完全嵌套 OUT0A1H，AL返回本节返回本节第第6 6章章 中断系统中断系统THANK YOU VERY MUCH！本章到此结束，本章到此结束，谢谢您的光临！谢谢您的光临！返回本章首页返回本章首页结结 束放映束放映