《中断技术》PPT课件.ppt

计算机科学学院计算机科学学院计算机科学学院 计算机科学学院 第五章 中断技术 v中断的基本概念 v中断系统 vPC机中断系统 v可编程中断控制器8259A 计算机科学学院计算机科学学院计算机科学学院 计算机科学学院 中断的基本概念 CPU获取外部设备事务处理请求事务处理请求的方式： 查询方式 中断方式 计算机科学学院计算机科学学院计算机科学学院 计算机科学学院 事务处理请求的响应及执行过程 CPU 数据缓冲器件 外设7外设6外设5外设0 事务处理请求 1: 无 0: 有 逻辑与门 INTR 查询方式 中断方式 计算机科学学院计算机科学学院计算机科学学院 计算机科学学院 事务处理请求的软件识别过程 重复查询：开始 读缓冲器的值 有请求 请求处理请求处理请求处理 760 执行其他任务 否 是 1.查询请求来源 2.程序跳转 计算机科学学院计算机科学学院计算机科学学院 计算机科学学院 查询方式 查询方式：按序依次检查外设对应的状态变化，依据预先 设定的规则，判断有无事务处理请求，有则执行事务处理， 无则继续。 优点：简单 缺点：加重CPU负担 浪费计算资源 计算机科学学院计算机科学学院计算机科学学院 计算机科学学院 中断方式 什么是程序？ 计算机如何执行程序？ 什么是程序的入口地址？ 如何找到程序的如口地址？ 事务处理 就是 执行预先编写的设备控制程序预先编写的设备控制程序 计算机科学学院计算机科学学院计算机科学学院 计算机科学学院 事务处理请求 事务处理请求中断请求信号 事务处理程序中断服务程序 事务处理程序入口中断服务程序入口(中断向量) 计算机科学学院计算机科学学院计算机科学学院 计算机科学学院 中断的过程 中断请求 中断响应中断识别 中断处理 中断返回 保留断点保留断点 保护现场保护现场 获取中断服务程序的入口地址获取中断服务程序的入口地址 执行中断服务程序执行中断服务程序 恢复现场恢复现场 重置断点重置断点 计算机科学学院计算机科学学院计算机科学学院 计算机科学学院 基本概念 CPU在正常运行程序时，由于内部/外部事件或由程序预先安排 的事件，引起CPU中断正在运行的程序，而转达到为内部/外部 事件或为预先安排的事件服务的程序中去。服务完毕，再返回去 继续执行被暂中断的程序。 中断过程：中断过程： 中断处理的隐操作：中断处理的隐操作：程序状态及程序断点地址的进栈及出栈。 中断请求 中断响应中断服务 中断结束 中断处理 计算机科学学院计算机科学学院计算机科学学院 计算机科学学院 中断源 发出中断请求的外部设备或引起中断的内部原因称为中断源。 外设中断 指令中断 程序性中断 硬件故障中断 内部中断 外部中断 异常中断 软件中断 可屏蔽中断 非屏蔽中断 异常事件引起 中断指令引起 INTR中断 NMI中断 计算机科学学院计算机科学学院计算机科学学院 计算机科学学院 中断识别 获取中断服务程序入口地址的方法。 软件查询（轮询）法 软件查询，入口地址固定，子程序调用 中断向量法 中断源与中断(类型)号 中断号与中断向量 中断向量与中断向量表 计算机科学学院计算机科学学院计算机科学学院 计算机科学学院 中断优先级 并发中断（中断嵌套）的处理技术 当有多个中断源同时请求时，CPU就要识别出是哪些中断 源有中断请求，辨别和比较它们的优先权（Priority），先响 应优先权级别最高的中断申请。另外，当CPU正在处理中断时 ，也要能响应更高级的中断申请，而屏蔽掉同级或较低级的中 断请求。 要判别和确定各个中断源的中断优先权，可以用软件和 硬件两种方法。 软件采用查询技术。当CPU响应中断后，就用软件查询以 确定是哪些外设申请中断，并判断它们的优先权。 计算机科学学院计算机科学学院计算机科学学院 计算机科学学院 中断优先级解决问题 中断嵌套 v对同时产生的中断： 首先处理优先级别较高的中断；若优先级别相同 ，则按先来先服务的原则 v对非同时产生的中断： 低优先级的中断程序允许被高优先级的中断源所 中断 计算机科学学院计算机科学学院计算机科学学院 计算机科学学院 中断优先级（续） 原则：原则：按机器故障、DMA、外围硬件、软件递减。 结果：结果：CPU专用DMA外围硬件BIOSDOS自由 即基本按中断向量表排序。 外围硬件一般可由用户修改其优先权。 计算机科学学院计算机科学学院计算机科学学院 计算机科学学院 中断处理 执行中断服务程序 软件现场保护（关键/使用的寄存器值入堆栈） 事务处理程序 软件现场恢复（从堆栈中恢复关键/使用寄存器的值） 计算机科学学院计算机科学学院计算机科学学院 计算机科学学院 中断系统的功能 中断系统应具有如下功能： （1）实现中断及返回 （2）能实现优先权排队 （3）中断嵌套处理 计算机科学学院计算机科学学院计算机科学学院 计算机科学学院 PC微机中断系统 IBM PC/XT中有三种类型的中断： （1）内部中断，即软件中断。包括被零除、单步、溢出 和中断指令（包括断点中断）等。这是由 8086执行指令 产生的中断。 （2）非屏蔽中断NMI。在IBM PC/XT中若存储器的读写 奇偶校验错，或者是由8087的异常状态产生的中断都送 至8086的NMI输入端要求处理。 （3）可屏蔽中断INTR。这是由外部设备通过一片8259A 产生的中断请求。 计算机科学学院计算机科学学院计算机科学学院 计算机科学学院 PC微机中断源 除法错中断 溢出中断 单步中断 软件中断 非屏蔽中断 可屏蔽中断 256 个中 断源 内部中断 外部中断 计算机科学学院计算机科学学院计算机科学学院 计算机科学学院 PC机的中断向量表 l存放各类中断的中断服务 程序的入口地址 l每个入口占用4 Bytes，低 字为段内偏移，高字为段基 址 l表的地址位于内存的 00000H003FFH，大小为 1KB，共256个入口 计算机科学学院计算机科学学院计算机科学学院 计算机科学学院 PCs机中断响应和处理流程图 计算机科学学院计算机科学学院计算机科学学院 计算机科学学院 中断的可屏蔽性 1非屏蔽中断 出现在NMI线上的中断请求，不受标志位IF的影响 ，在当前指令执行完以后，CPU就响应。 2可屏蔽中断 出现在INTR线上的请求信号是电平触发的，它的出 现是异步的，在CPU内部是由CLK的上升沿来同步的。在 INTR线上的中断请求信号（即有效的高电平）必须保持 到当前指令的结束。 计算机科学学院计算机科学学院计算机科学学院 计算机科学学院 常用软件中断 中断号功 能中断号功 能 10H10H视频视频 服服务务中断中断13H13H软软硬硬盘盘控制中断控制中断 14H14H串行口中断串行口中断15H15H各种各种IOIO设备设备 中断中断 16H16H键盘键盘 中断中断17H17H并行打印口中断并行打印口中断 20H返回DOS21HDOS功能调用 23HCtrl+Break处理24HDOS严重错误 33H鼠标中断2FH 31H DOS保护方式接口 BIOS、DOS、自由中断的汇编调用方式： INT n INT n ； n n为中断向量号，如为中断向量号，如 INT 10HINT 10H、INT 21HINT 21H 计算机科学学院计算机科学学院计算机科学学院 计算机科学学院 可编程中断控制器8259A 功能说明 外部特性 内部特性 工作方式 初始化 应用示例 计算机科学学院计算机科学学院计算机科学学院 计算机科学学院 功能 优先级排队管理：（完全嵌套、循环优先级、特定屏蔽） 接受和扩充外部设备的中断请求（864） 提供中断类型号（可编程控制） 进行中断请求的屏蔽和开放（8、15或更多，向量/查询 中断） 计算机科学学院计算机科学学院计算机科学学院 计算机科学学院 外部特性 CPUCPU侧：侧： DB0DB7； 外设侧：外设侧： IR0IR7； 级联：级联： CS； RD、WR、A0； SP/EN、 CAS0CAS2 。 INT、INTA； 计算机科学学院计算机科学学院计算机科学学院 计算机科学学院 逻辑部件 计算机科学学院计算机科学学院计算机科学学院 计算机科学学院 逻辑部件（续） 主8259A端口0 INTM01EQU021H;主8259A端口1 MOVAL, 00010001B ;ICW1:边沿触发,要ICW4;级联方式,要ICW3. OUTINTM00, AL JMPSHORT $+2;I/O端口延时 MOVAL, 00001000B ;ICW2:设置主片的中断向量,起始的中断向量为08H OUTINTM01, AL JMPSHORT $+2 MOVAL, 00000100B ;ICW3:表示从8259A的INT输出是连接到主片的IR2. OUTINTM01, AL JMPSHORT $+2 MOVAL, 00010001B ;ICW4:非总线缓冲,特殊全嵌套,非自动EOI OUTINTM01, AL JMPSHORT $+2 计算机科学学院计算机科学学院计算机科学学院 计算机科学学院 从片的初始化 INTS00 EQU 0A0H;从8259A端口0 INTS01 EQU0A1H;从8259A端口1 MOVAL, 00010001B ;ICW1边沿触发，要ICW4;级联方式，要ICW3. OUTINTS00, AL JMPSHORT $+2 MOVAL, 01110000B ;ICW2:设置从片的中断向量,起始的中断向量为70H OUTINTS01, AL JMPSHORT $+2 MOVAL, 00000010B ;ICW3:设置从片的识别标志,指定对应主片的IR2. OUTINTS01, AL JMPSHORT $+2 MOVAL, 00000001B ;ICW4:非总线缓冲,全嵌套,非自动中断结束. OUTINTS01, AL JMPSHORT $+2 计算机科学学院计算机科学学院计算机科学学院 计算机科学学院 中断编程的注意点 1. 1.使用正确的中断号使用正确的中断号 2. 2.中断服务程序入口的正确设置中断服务程序入口的正确设置 3. 3.避免中断程序中避免中断程序中DOSDOS重入重入 4. 4.中断程序执行时间的正确估计中断程序执行时间的正确估计 5. 5.中断的打开与关闭中断的打开与关闭 6. 6.中断结束处理