中斷及中斷控制器本章學習要點中斷技術概述8086的中斷

第7章中斷及中斷控制器本章學習要點中斷技術概述、808的6中斷類型中斷優(yōu)先權及其管理、中斷矢量中斷處理過程?可編程中斷控制器 及其應用7-1本章知識重點7-1-中1斷技術的基本概念．1中斷的概念所謂“中斷”是指 在正常執(zhí)行程序時，由于內部/外部事件或程序的預先安排引起暫時終止執(zhí)行現(xiàn)行程序，轉而去執(zhí)行請求 為其服務的服務程序，待該服務程序執(zhí)行完畢，又能自動返回到被中斷的程序繼續(xù)執(zhí)行。．2中斷源能引起中斷的外部設備或內部原因稱為中斷源。按照與的位置關系可分為內部中斷和外部中斷。內部中斷是在處理某些特殊事件時所引起或通過內部邏輯電路自己去調用的中斷。外部中斷是由于外部設備要求數(shù)據(jù)輸入/輸出操作時請求為之服務的一種中斷。通常中斷源有以下幾種：一（般1的）輸入/輸出設備，如鍵盤、打印機等。實（時2時）鐘。故（障3源）。軟（件4中）斷。3．中斷源識別識別中斷源通常有兩種方法：查詢中斷和矢量中斷。查詢中斷：就是用軟件查詢的方法確定中斷源。當 收到中斷請求信號時，通過執(zhí)行一段查詢程序，從多個可能的外設中查詢申請中斷的外設。矢（量2中）斷：又稱向量中斷。每個中斷源預先指定一個矢量標志，要求外設在提出中斷請求的同時，提供該中斷矢量標志。當 響應某個中斷源的中斷請求時，控制邏輯就將該中斷源的矢量標志送入 。 根據(jù)矢量標志自動找到相應的中斷服務程序入口地址，轉入中斷服務。這種中斷源識別方法比查詢中斷要快很多。4．中斷技術的優(yōu)點同步操作：中斷方式不僅可以實現(xiàn) 和外設之問的并行工作，而且 可命令多個外設同時工作，這大大提高 的利用率，也加快了輸?/輸出的速度。（2實）現(xiàn)實時處理：利用中斷技術可以及時處理隨機輸入到微型計算機的各種參數(shù)和信息，使微型計算機具備實時處理與控制的能力。故障處理： 可以就根據(jù)故障源發(fā)出的中斷請求，立即去執(zhí)行相應的故障處理程序，自行處理故障而不必停機，因此提高了微型計算機工作的可靠性。7-1中-斷2系統(tǒng)1．中斷系統(tǒng)的功能（1能）實現(xiàn)中斷響應、中斷服務和中斷返回。當某個中斷源發(fā)出中斷請求，可決定是否響應這個中斷請求。如果正在執(zhí)行更緊急、更重要的工作時，可以暫不響應中斷。若允許響應這個中斷請求，則必須在執(zhí)行完現(xiàn)行指令后，保護斷點和現(xiàn)場，即把斷點處的I和值、各寄存器的內容與標志位的狀態(tài)壓入堆棧，然后再轉去執(zhí)行相應的中斷服務程序，同時清除中斷請求信號。當中斷服務程序執(zhí)行完畢后，再恢復現(xiàn)場和斷點，使返回主程序繼續(xù)執(zhí)行，至此的一次中斷過程結束。其過程如圖7．1所示。圖7.中1斷的過程（2）能實現(xiàn)中斷優(yōu)先權排隊在中斷系統(tǒng)中，一般要根據(jù)各中斷請求的輕重緩急分別處理，即給每個中斷源確定一個中斷優(yōu)先級別——中斷優(yōu)先權，系統(tǒng)能夠自動地對它們進行排隊判優(yōu)，保證首先處理優(yōu)先級別高的中斷請求，待級別高的中斷請求處理完畢后，再響應級別較低的中斷請求。（3能）實現(xiàn)中斷嵌套當響應某一中斷請求，并為其服務時，若有優(yōu)先權更高的中斷源發(fā)出中斷請求，則要求能打斷正在執(zhí)行的中斷服務程序，響應更高級別的中斷請求。在高級別中斷請求處理完后，再返回被打斷的中斷服務程序繼續(xù)執(zhí)行，即實現(xiàn)中斷嵌套。允許高優(yōu)先級中斷請求可以打斷低優(yōu)先級中斷服務，使對于急需處理的事件立即作出響應。2．中斷類型80采8用6了矢量型的中斷結構，共有25個6中斷矢量號，又稱中斷類型號。按照與的相對位置關系分為外部中斷和內部中斷。內部中斷也稱軟件中斷，是由處理器檢測到異常情況或執(zhí)行軟件中斷指令所引起的一種中斷。通常有除法出錯中斷、I溢出中斷、I 中斷、斷點中斷和單步中斷等。外部中斷也稱硬件中斷，是由 的外部中斷請求信號觸發(fā)的一種中斷，分為不可屏蔽中斷和可屏蔽中斷IT3．內部中斷除法出錯中斷：在執(zhí)行除法指令DI或IDW時，若發(fā)現(xiàn)除數(shù)為或商超過了目的寄存器所能表達的范圍，則 會立即產生一個中斷類型碼為的內部中斷。溢出中斷：若上一條指令執(zhí)行的結果使溢出標志位 ，則執(zhí)行中斷指令I時，將引起中斷類型碼為4的內部中斷。指令： 執(zhí)行一條I 中斷指令，就會發(fā)生一次中斷，其中為中斷類型碼范圍為? 5斷點中斷： 執(zhí)行單字節(jié)中斷指令I3就產生一個中斷類型碼為的內部中斷，它主要用于程序調試。單步中斷：當標志寄存器中的標志位為時， 就處于單步工作方式。這時在每條指令執(zhí)行完后自動產生中斷類型碼為的內部中斷，作為中斷處理過程的一部分，將自動把標志寄存器的內容和斷點壓入堆棧保存起來，然后將和m清零。4．內部中斷的特點中斷矢量號是由 自動提供的，不需要執(zhí)行中斷響應總線周期去讀取矢量號。除單步中斷外，所有內部中斷都無法禁止，即都不能通過執(zhí)行 指令使I位清零來禁止對它們的響應。除（單3步）中斷外，任何內部中斷的優(yōu)先權都比外部中斷高。的中斷優(yōu)先權順序為：內部中斷除法出錯中斷、 指令中斷、 溢出中斷、斷點中斷）中斷；中斷和單步中斷。5．外部中斷有兩條外部中斷請求信號線： 和，用來輸入外設向 發(fā)出的中斷請求信號。非屏蔽中斷請求由引腳引入的是不可屏蔽中斷請求，采用邊沿觸發(fā)。它不受中斷允許標志位m的影響，即使在關中斷 的情況下，也能在當前指令執(zhí)行完畢后就響應上的中斷請求?？善帘沃袛嘤梢_引入的是可屏蔽中斷請求，采用電平觸發(fā)方式，高電平有效。在當前指令周期的最后一個狀態(tài)采樣中斷請求線，若發(fā)現(xiàn)有可屏蔽中斷請求，將根據(jù)中斷允許標志位的狀態(tài)決定是否響應。如果 ，表示 處于關中斷狀態(tài)，屏蔽 線上的中斷， 不理會該中斷請求而繼續(xù)執(zhí)行下一條指令。如果 ，表示 處于開中斷狀態(tài)，允許 線上的中斷， 執(zhí)行完現(xiàn)行指令后轉入中斷響應周期。注意：可屏蔽中斷的優(yōu)先權低于非屏蔽中斷。7-1中-斷3優(yōu)先權與中斷管理．1中斷優(yōu)先權實際的中斷系統(tǒng)中常常有多個中斷源，而中斷申請引腳往往只有一條中斷請求線。于是在多個中斷源同時請求時，必須首先確定為哪一個中斷源服務，要能辨別優(yōu)先權最高的中斷源并響應之。當在處理中斷時，也要能響應更高級別的中斷申請，而屏蔽掉同級或較低級的中斷申請。通常有兩種方法解決中斷優(yōu)先權的識別問題。用（軟1件）查詢方法確定中斷優(yōu)先權。中斷優(yōu)先權由查詢順序決定，最先查詢的中斷源具有最高的優(yōu)先權。軟件查詢方法的優(yōu)點是電路比較簡單。軟件查詢的順序就是中斷優(yōu)先權的順序，不需要專門的優(yōu)先權排隊電路，可以直接修改軟件查詢順序來修改中斷優(yōu)先權，不必更改硬件。缺點是當中斷源個數(shù)較多時，由逐位檢測查詢到轉入相應的中斷服務程序所耗費的時間較長，中斷響應速度慢，服務效率低。硬（件2優(yōu)）先權排隊電路硬件優(yōu)先權排隊電路形式眾多，有采用編碼器組成的，有采用鏈式電路的。硬件鏈式優(yōu)先權排隊電路又稱為菊花環(huán)式優(yōu)先權排隊電路，它是利用外設連接在排隊電路的物理位置來決定其中斷優(yōu)先權的，排在最前面的優(yōu)先權最高，排在最后面的優(yōu)先權最低。．2中斷管理可管理種中斷。對每種中斷都指定一個中斷矢量號，每一種中斷矢量號都可以與一個中斷服務程序相對應。中斷服務程序存放在存儲區(qū)域內，而中斷服務程序的入口地址存放在內存儲器的中斷矢量表內。中斷矢量表是中斷矢量號與它相應的中斷服務程序的轉換表。當處理中斷時，就需要指向中斷服務程序的入口地址。以中斷矢量為索引號，從中斷矢量表中取得中斷服務程序的入口地址因為每個中斷矢量號要占用4個字節(jié)單元。兩個高字節(jié)單元用來存放中斷服務程序入口的段地址，兩個低字節(jié)單元用來存放從段地址到中斷服務程序入地址的偏移值。故 個中斷矢量號要占用 個字節(jié)的存儲單元，地址范圍從 ? 。當發(fā)生中斷矢量號為的中斷請求時，首先把矢量號乘以4得到中斷矢量表的地址，然后把中斷矢量表地址開始的兩個低字節(jié)單元內容裝入寄存器，再把兩個高字節(jié)單元內容裝入。寄存器，這樣就把控制引導到類型的中斷服務程序的起始地址，開始類型的中斷處理過程。因此，為了讓響應中斷后能轉入相應的中斷服務程序，就必須事前將中斷服務程序的入口地址置入中斷矢量表中。中斷矢量表分為3部分：專用中斷、備用中斷和用戶中斷。專用中斷：類型?類型4共有種類型。專用中斷的中斷服務程序的入口地址由系統(tǒng)負責裝入，用戶不能隨意修改。備用中斷：類型?類型F這是 t公司為軟、硬件開發(fā)保留的中斷類型，一般不允許用戶改作其他用途。用戶中斷：類型?類型，為用戶可用中斷，其中斷服務程序的入口地址由用戶程序負責裝入。這些中斷可由用戶定義為軟件中斷，由 指令引入，也可以通過引腳直接引入的或通過可編程中斷控制器 引入的可屏蔽中斷。3．微機系統(tǒng)的中斷處理過程中斷處理過程大致可分為中斷請求、中斷響應、中斷處理和中斷返回4個過程。（1中）斷請求cI在每條指令執(zhí)行結束后去采樣或查詢有無中斷請求信號。若查詢到有中斷請求，并且在允許響應中斷的情況下，系統(tǒng)自動進入中斷響應周期，由硬件完成關中斷、保存斷點、取中斷服務程序的入口地址等一系列操作，而后轉向中斷服務程序執(zhí)行中斷處理。由于外設的中斷請求是隨機發(fā)生的，系統(tǒng)中必須設置一個中斷請求觸發(fā)器把隨機輸入的中斷請求信號鎖存起來，并保持到響應這個中斷請求后，才能清除。設置一個中斷屏蔽寄存器，用輸出指令來控制它們的狀態(tài)，以決定其相應中斷請求信號是否能發(fā)向。（2中）斷響應若為非屏蔽中斷請求，則執(zhí)行完現(xiàn)行指令后，就立即響應中斷。若要響應可屏蔽中斷請求，必須滿足以個條件：①無總線請求；②cvt：允許中斷；③cvu執(zhí)行完現(xiàn)行指令。（3中）斷處理在中斷處理時要進行以下操作：保護現(xiàn)場： 響應中斷時自動完成C、寄存器以及標志寄存器 的保護。開中斷：主要是為了實現(xiàn)中斷嵌套。中斷服務： 通過執(zhí)行中斷服務程序，完成對中斷情況的處理。（4中）斷返回中斷返回是由執(zhí)行中斷服務程序中的中斷返凹指令 來完成的。當 執(zhí)行該指令時，自動會把斷點地址從堆棧中彈出到和中，原來的標志寄存器內容壓入 a可編程中斷控制器的主要功能可編程中斷控制器的主要功能（1具）有8級中斷優(yōu)先權控制，通過級聯(lián)方式可擴展到64級中斷優(yōu)先權控制。（2每）一級中斷都可以屏蔽或允許。在中斷響應周期， 可提供相應的中斷類型碼。有多種中斷管理方式，可通過編程來進行選擇。的內部結構主要有以下幾部分組成：1位數(shù)據(jù)總線緩沖器：它是 與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的接口，對 的控制字是通過它寫入的； 的狀態(tài)信息，通過它讀入P在中斷響應周期， 送出的中斷矢量也是通過它傳送給的。讀/寫控制邏輯：該部件接收來自 的讀/寫命令，完成讀/寫操作。中斷屏蔽寄存器 M是對級中斷請求加以禁止和允許的寄存器。若某位置1,則與之對應的中斷請求被禁止。中斷請求寄存器 R用來存放由外部輸入的外部中斷請求。當某個輸入信號為高電平時，該寄存器的相應位置1。中斷服務寄存器S用來存放所有『在進行服務的中斷請求包括尚未服務完而中途被優(yōu)先權更高的中斷所打斷的中斷請求。若某位為“1”，表示正在為相應的中斷源服務。（6）優(yōu)先權電路：用來識別各中斷請求信號的優(yōu)先級別?？刂七壿嫞喊凑站幊淘O置的工作方式管理 的全部上作。級聯(lián)緩沖器/較器：這個功能部件在級聯(lián)方式的主從結構中，用來存放和比較系統(tǒng)中各 的從沒各標志 。中斷優(yōu)先權管理（1一）般完全嵌套方式在此方式下， 的中斷請求輸入端引入的中斷具有固定的優(yōu)先權排隊順序，為最高優(yōu)先級，.為次高優(yōu)先級……依次類推，為最低優(yōu)先級。同時，在某個級別的中斷請求正在被服務期間， 將禁止同級或較低級的中斷請求，但允許高優(yōu)先級的中斷打斷低優(yōu)先級的服務,實現(xiàn)嵌套中斷。（2自）動循環(huán)方式在這種方式下，從?引入的中斷輪流具有最高優(yōu)先權，當任何一級中斷被處理完后,它的優(yōu)先級別就被改變?yōu)樽畹?而最高優(yōu)先級分配給該中斷的下一級中斷。（3中）斷屏蔽方式用中斷屏蔽方式管理優(yōu)先權有兩種方法：普通屏蔽方式：這種方式是在 中，將某一位或幾位置"I"，來屏蔽掉相應級別的中斷請求。特殊屏蔽方式： 上作在特殊屏蔽方式時，所有未被屏蔽的優(yōu)先級中斷請求較高的和較低的均可在某個中斷過程中被響應，即低優(yōu)先級別的中斷可以進入『在服務的高優(yōu)先級別中,這種方式可以在中斷服務程序執(zhí)行期間動態(tài)地改變系統(tǒng)的優(yōu)先結構。（4特）殊完全嵌套方式在特殊完全嵌套方式下,當處理某一級中斷時,如果有同級的中斷請求,也會給予響應,從而實現(xiàn)對同級中斷請求的特殊嵌套。4．中斷結束的管理（1一）般完全嵌套情況在一般完全嵌套方式下，可采崩種中斷結束方式：一般 方式：當任何一級中斷服務程序結束時，給 發(fā)送一個 命令，將寄存器中級別最高的置…1位清零。這種方式只有在當前結束的中斷總是尚未處理完的級別最高的中斷時,才能使用這種結束方式。如果在中斷服務中修改過中斷級別,則不能采用這種方式。指定方式：在一般 方式基礎上，當中斷服務程序結束給 發(fā)出命令的

同時，將當前結束的中斷級別也傳送給 5這就是特殊方式。在這種方式下，將 寄存器中指定級別的相應置?1'位清零，適合于在任何情況下使用。自動 方式：若 處于自動 方式，則在第二個中斷響應信號 結束時，自動將1寄存器相應置"J'位清零。中斷服務程序結束時，不需要向 送命令。只有在一些以預定速率發(fā)生中斷，且不會發(fā)生同級中斷互相打斷或低級中斷打斷高級中斷的情況下，才使用自動 方式。自（動2循）環(huán)方式不指定的 方式：當任何一級中斷服務程序結束時，給 發(fā)一個不指定的命令，將 寄存器中級別最高的置…I'位清零，同時賦給它最低優(yōu)先級，將最高優(yōu)先級賦給比它低一級的中斷請求，其他中斷請求的優(yōu)先級別按自動循環(huán)方式類推。指定 方式：這種方式主要用在自動循環(huán)優(yōu)先權管理方式下又有嵌套的情況。，在向發(fā)中斷結束命令的同時，將其中優(yōu)先級別也傳送給 。這樣，可根據(jù)用戶要求將寄存器中指定級別的相應置"I"位清零，同時賦給它最低優(yōu)先級，其余中斷源的優(yōu)先級別按自動循環(huán)方式類推。自動方式： 在第二個中斷響應信號 結束時，自動將寄存器中的相應置"1”位清零，并賦給它最低優(yōu)先級，其余中斷源的優(yōu)先級別按自動循環(huán)方式類推。特（殊3完）全嵌套情況應發(fā)出兩個 命令，一個送給主 5用來將主的1寄存器相應位清零；另一個送給從 5用來將從 中的 寄存器相應位清零。．5連接系統(tǒng)總線的方式緩沖方式：在多片 級聯(lián)的大系統(tǒng)中， 通過總線驅動器與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連。非緩沖方式：當系統(tǒng)中只有單片 或只有幾片 工作在級聯(lián)方式時，可以將 直接與數(shù)據(jù)總