微機(jī)原理與接口課件9-中斷系統(tǒng)-1

有關(guān)中斷的基本概念

8259A可編程中斷控制器

8086中斷系統(tǒng)

8086CPU中斷響應(yīng)流程本章內(nèi)容

掌握中斷技術(shù)的基本概念

了解8086中斷系統(tǒng)及其對(duì)各種類型中斷的響應(yīng)流程

了解8259A中涉及到的有關(guān)概念

掌握8259A的編程應(yīng)用學(xué)習(xí)目的中斷系統(tǒng)的基本概念一、什么叫中斷？中斷申請(qǐng)主程序中斷服務(wù)程序返回中斷示意圖所謂中斷，是指這樣一個(gè)過(guò)程：當(dāng)CPU正在執(zhí)行程序過(guò)程中，由于某一突然事件的發(fā)生，暫時(shí)中止正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)去處理突然發(fā)生的事件（執(zhí)行中斷服務(wù)程序），處理完畢，再返回原來(lái)被中止的程序繼續(xù)運(yùn)行?！爸袛唷钡睦?與子程序區(qū)別)：例1：門(mén)鈴響時(shí)，放下手中正在做的事情，跑去開(kāi)門(mén)，招待客人；客人走后，接著做原來(lái)的事情。例2：教師講課過(guò)程中，同學(xué)遇有疑問(wèn)、不理解之處，隨時(shí)向老師提問(wèn)。問(wèn)題：請(qǐng)同學(xué)們列舉類似“中斷”的例子。二、應(yīng)用中斷技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)NYREADY？輸入狀態(tài)信息輸入數(shù)據(jù)查詢方式的數(shù)據(jù)輸入中斷方式的數(shù)據(jù)輸入外設(shè)請(qǐng)求中斷INTR有效主程序中斷服務(wù)程序輸入數(shù)據(jù)外設(shè)準(zhǔn)備數(shù)據(jù)二、應(yīng)用中斷技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)1.實(shí)現(xiàn)CPU與外設(shè)的并行工作，提高了CPU的效率。2.實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)處理。3.實(shí)現(xiàn)故障處理。三、中斷源引起中斷的原因，或產(chǎn)生中斷請(qǐng)求的來(lái)源。通常有以下幾種：1.一般的I/O設(shè)備，如鍵盤(pán)、打印機(jī)等。2.實(shí)時(shí)時(shí)鐘。3.故障源。4.為了調(diào)試程序而設(shè)置的中斷。

(例如設(shè)置斷點(diǎn)，單步運(yùn)行等)

四、中斷系統(tǒng)的功能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，用于實(shí)現(xiàn)中斷功能的硬件和軟件的集合，稱為中斷系統(tǒng)。中斷系統(tǒng)應(yīng)解決如下問(wèn)題(或具有功能)：1.中斷請(qǐng)求信號(hào)的產(chǎn)生(中斷源如何申請(qǐng)中斷？)CPU如何響應(yīng)？(如何知道有中斷請(qǐng)求？

是否有求必應(yīng)？響應(yīng)后的處理過(guò)程？)3.中斷優(yōu)先權(quán)問(wèn)題4.中斷的具體服務(wù)5.中斷服務(wù)完畢，如何返回原程序？五、實(shí)現(xiàn)中斷優(yōu)先權(quán)的方法

判斷和確定中斷源的中斷優(yōu)先權(quán)，可以采用軟件和硬件兩種方法。當(dāng)系統(tǒng)中有多個(gè)中斷源存在時(shí)，若有幾個(gè)中斷源同時(shí)提出申請(qǐng)，CPU先響應(yīng)誰(shuí)？當(dāng)CPU正響應(yīng)某一中斷過(guò)程中，又有另外的中斷源提出中斷請(qǐng)求，CPU是否響應(yīng)(中斷嵌套)？為此提出了中斷優(yōu)先權(quán)的概念。1.用軟件確定中斷優(yōu)先權(quán)軟件查詢流程圖優(yōu)先權(quán)管理電路三態(tài)緩沖器譯碼鎖存器INTRD7~D0A15~A0中

斷

源A中

斷

源B中

斷

源C……

…

IO

M

在

中

斷

服

務(wù)

中讀

入

請(qǐng)

求

狀

態(tài)A申

請(qǐng)

？B申

請(qǐng)

？中

斷

返

回為中斷源A服務(wù)的程序段YC申

請(qǐng)

？為中斷源B服務(wù)的程序段為中斷源C服務(wù)的程序段…

…

YY

采用軟件查詢方式的特點(diǎn)：

詢問(wèn)的次序，即為優(yōu)先權(quán)的次序。

硬件簡(jiǎn)單。

由查詢轉(zhuǎn)至相應(yīng)的服務(wù)程序的時(shí)間長(zhǎng)，尤其在中斷源較多的情況。2.硬件方式（1）若CPU未處理任何中斷，則“優(yōu)先權(quán)失效”信號(hào)為高，當(dāng)任一中斷源請(qǐng)求中斷時(shí)，通過(guò)門(mén)2發(fā)出INTR信號(hào)。12

8-3優(yōu)先權(quán)編碼器優(yōu)先權(quán)寄存器A<B比較器A2A1A0B2

B1

B0比較失效

中斷請(qǐng)求0

中斷請(qǐng)求1

中斷請(qǐng)求2…………7

D7~D0…INTR…

編碼器和比較器的優(yōu)先權(quán)排隊(duì)電路（2）若CPU正在進(jìn)行中斷處理，當(dāng)某一中斷源請(qǐng)求中斷時(shí)，能否向CPU發(fā)出INTR信號(hào)，受比較器的控制。2.硬件方式12

8-3優(yōu)先權(quán)編碼器優(yōu)先權(quán)寄存器A<B比較器A2A1A0B2

B1

B0比較失效

中斷請(qǐng)求0

中斷請(qǐng)求1

中斷請(qǐng)求2…………7

D7~D0…INTR…

編碼器和比較器的優(yōu)先權(quán)排隊(duì)電路×××12.硬件方式12

8-3優(yōu)先權(quán)編碼器優(yōu)先權(quán)寄存器A<B比較器A2A1A0B2

B1

B0比較失效

中斷請(qǐng)求0

中斷請(qǐng)求1

中斷請(qǐng)求2…………7

D7~D0…INTR…

編碼器和比較器的優(yōu)先權(quán)排隊(duì)電路思考題：與軟件查詢方式比較，采用硬件方式有何特點(diǎn)？六、8086CPU響應(yīng)外部中斷的過(guò)程CPU在每一個(gè)指令周期的最后一個(gè)總線周期的最后一個(gè)T狀態(tài)采樣INTR或NMI信號(hào)線。

下面以INTR

為例，說(shuō)明8086CPU響應(yīng)中斷的過(guò)程。執(zhí)行一條指令最后一個(gè)總線周期的最后一個(gè)T狀態(tài)？有INTR？中斷開(kāi)放？(FR中的IF=1?)關(guān)中斷(置FR中IF=0)斷點(diǎn)地址(CS.IP)入棧FR入棧識(shí)別中斷源，轉(zhuǎn)入相應(yīng)中斷服務(wù)程序保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)中斷服務(wù)處理恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)中斷STI(置FR中IF=1)中斷返回IRET取下一條指令NoNoNoYesYesYes七、小結(jié)1.實(shí)現(xiàn)斷點(diǎn)地址的保護(hù)與恢復(fù)。2.實(shí)現(xiàn)現(xiàn)狀信息的保護(hù)。3.實(shí)現(xiàn)中斷優(yōu)先權(quán)的排隊(duì)。4.實(shí)現(xiàn)中斷的嵌套。中斷服務(wù)2

(高優(yōu)先級(jí))主程序中斷服務(wù)1中斷過(guò)程由計(jì)算機(jī)的中斷系統(tǒng)，配合用戶設(shè)計(jì)的中斷服務(wù)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。中斷應(yīng)具備以下功能：INTn指令

中斷邏輯非屏蔽中斷請(qǐng)求中斷控制系統(tǒng)（8259A）INT3指令I(lǐng)NTO指令單步中斷除數(shù)為0中斷…

可屏蔽中斷請(qǐng)求NMIINTR硬件中斷軟件中斷8086CPU的中斷系統(tǒng)一、中斷類型8086能處理256種中斷，分為兩大類：外部中斷和內(nèi)部中斷。其中斷分類如右圖8086的中斷分類1.外部中斷(硬件中斷)（1）

非屏蔽中斷NMI(類型號(hào)為2)

有效，不受FR中IF的影響，常用于處理系統(tǒng)的重大故障。（2）

可屏蔽的中斷INTR高有效，CPU是否響應(yīng)，取決于FR中IF的狀態(tài)。常用于各種外設(shè)的中斷。2.內(nèi)部中斷(軟件中斷)通常由三種情況引起：(1)INTn指令中斷(n為中斷類型號(hào))

(2)處理CPU某些錯(cuò)誤的中斷

除法錯(cuò)中斷(中斷類型號(hào)為0)

溢出中斷(INTO)(中斷類型號(hào)為4)(3)為調(diào)試程序設(shè)置的中斷a單步中斷當(dāng)FR中TF=1時(shí)，每執(zhí)行一條指令，CPU產(chǎn)生類型為1的單步中斷。b斷點(diǎn)中斷設(shè)置斷點(diǎn)實(shí)際上是把指令“INT3”插入到程序中，CPU每執(zhí)行到斷點(diǎn)處的“INT3”指令，便產(chǎn)生類型為3的中斷。二、中斷優(yōu)先級(jí)8086系統(tǒng)中，中斷優(yōu)先級(jí)的次序?yàn)椋焊叩蛢?nèi)部中斷(除法錯(cuò)、INTO、INTn)NMIINTR單步中斷三、中斷向量表CPU響應(yīng)中斷后，如何得到中斷服務(wù)程序的入口地址

(中斷向量)，轉(zhuǎn)入到中斷服務(wù)程序？8086CPU通過(guò)建立中斷向量表的方法解決。中斷向量(中斷服務(wù)程序入口地址)在表中的地址=中斷類型號(hào)

×4中斷向量表溢出中斷0000:0014H0000:0013H0000:0010H0000:000FH0000:000CH0000:000BH0000:0008H0000:0007H0000:0004H0000:0003H

0000:0000H

類型5類型255供用戶定義的中斷

（共224個(gè)）0000:007FH00