微机原理PPT.ppt

1 第7章中断技术 中断和中断系统中断控制器8259APC机的中断系统和中断指令可屏蔽中断服务程序设计 2 7 1中断和中断系统 7 1 1 中断的概念什么是中断 与生活场景的比较 正在看书 电话铃响 接电话 继续看书 执行程序 事件发生 事件处理 继续执行程序 中断处理 中断请求及响应 实际场景 计算机 中断返回 3 中断 CPU暂停现操作 转去处理另一事件 完毕 返回执行暂停的操作 7 1 2中断源中断源 引起CPU中断的事件7 1 3中断系统的功能实现中断及返回 实现优先权的排列 高级中断源能中断低级的中断处理 4 7 1 4CPU对中断的响应及中断过程 CPU现指令结束后 IF 1 有中断请求 响应 中断处理 1 保留断点 2 关中断 3 保护现场 4 转中断程序 5 恢复现场 6 中断返回 IRET 中断嵌套 在 4 中加入STI指令 开中断 5 中断时栈操作 IPL IPH CSL CSH FL FH SP IP CS FLAG 保留断点 进栈 执行IRET 断点出栈 6 7 2中断控制器8259A 可编程芯片 为80 x86的中断管理器件8259A的基本功能 一片可管理8级中断 2个端口级联 最多64级可中断屏蔽或允许可中断向量输送可优先权管理多种工作方式 编程选择 7 7 2 18259A的组成和接口信号 8 说明 1 中断请求寄存器IRR和中断服务寄存器ISRIRR 外部有中断请求 IR0 IR7对应置1 1个或多个 ISR 保存正在服务中的中断状态2 优先权电路PR优先权相对最高的中断入围3 中断屏蔽寄存器IMR决定IRR锁存的中断请求进入PR Di位置1 IRi中断被屏蔽 置0表示允许 与CPU中F中IF位不同 9 说明 4 INT中断请求向CPU INTR 引脚 或主8259A IR0 IR7引脚 提中断请求5 INTA 中断响应由CPU INTA 引脚 来6 数据总线缓冲器传送控制字 状态 中断向量 10 说明 7 读 写控制逻辑A0 端口选择线读 INCS 0 A0 0 RD 0时 CPU读8259IRR ISR IMR状态写 OUTCS 0 A0 0 1 WR 0时 CPU向8259写ICW OCW命令字8 级联缓冲 比较器一般 SP EN 1 表8259为单片 主片 SP EN 0 表8259为从片 11 7 2 28259A处理中断的过程步骤 1 7 P2597 2 38259A的级联连接单片级联 多片 最多1主 8从 12 13 级连 从片INT 主片IRi 主片INT CPU的INTR主片CAS0 CAS2 出 从片CAS0 CAS2 入 非缓冲方式时 8259的D7 D0与CPU的D7 D0直连 主片SP EN 1 从片SP EN 0CPU来INTA 各片8259INTA 例 单片8259最多可管理 级可屏蔽中断 5级级联最多可管理 级 14 7 2 48259A的命令字 1 初始化命令字ICW工作前按ICW1 ICW4顺序写入ICW1和ICW2 ICW4必写ICW3级联时使用 15 ICW1 A0 0 偶地址 表示可以任意为1为0都可以 建议为0 1 只能为1 作为标志 中断触发方式 LTIM 1 电平触发方式LTIM 0 边沿触发方式 规定单片或级连方式 SNGL 1 单片方式SNGL 0 级连方式 是否写入ICW4IC4 1 要写入ICW4IC4 0 不写入ICW4 即ICW4规定的位全为0 16 ICW2 A0 1 奇地址 设置中断向量号T7 T3为中断向量号的高5位低3位由8259A自动确定 IR0为000 IR1为001 IR7为111 17 ICW3 A0 1 奇地址 级连命令字主片8259A Si 1对应IRi接有从片 否则IRi没有连接从片从片8259A ID0 ID2编码说明从片INT引脚接到主片哪个IR引脚 18 ICW4 A0 1 奇地址 嵌套方式 特殊全嵌套方式 SFNM 1 普通全嵌套方式 SFNM 0 数据线的缓冲方式 缓冲方式 BUF 1 非缓冲方式 BUF 0 主片 从片选择 主片 M S 1 从片 M S 0 中断结束方式 自动中断结束 AEOI 1 非自动中断结束 AEOI 0 微处理器类型 80 x86 D0 1 8位8080 8085 D0 0 19 例7 1 试按照如下要求对8259A设置初始化命令字 系统中仅用一片8259A 中断请求信号采用边沿触发方式 中断类型码为08H 0FH 用全嵌套 缓冲 非自动结束中断方式 8259A的端口地址为20H A0 0 和21H A0 1 MOVAL 13H AL 00010011OUT20H AL ICW1 单片 边沿触发 不写ICW3 写ICW4MOVAL 8 AL 00001000OUT21H AL ICW2 中断类型码为08H 0FH 送本组类型码初值 MOVAL 0DH AL 00001101OUT21H AL ICW4 全嵌套 缓冲 非自动结束 该片8259A的初始化设置的程序段如下 20 例7 2 试对一个主从式8259A进行初始化命令字的设置 从片的INT与主片的IR2相连 从片的中断类型码为70H 77H 端口地址为A0H和A1H 主片的中断类型码为08H 0FH 端口地址为20H和21H 中断请求信号采用边沿触发 采用全嵌套 缓冲 非自动结束中断方式 初始化主片8259A MOVAL 11H 写入ICW1OUT20H AL 边沿触发 级连方式 写入ICW4MOVAL 08H 写入ICW2OUT21H AL 设置中断类型码MOVAL 04H 写入ICW3OUT21H AL IR2接有从片MOVAL 0DH 写入ICW4OUT21H AL 缓冲方式 主片 中断控制器的初始化程序段 初始化从片8259A MOVAL 11H 写入ICW1OUT0A0H ALMOVAL 70H 写入ICW2OUT0A1H AL 设置中断类型码MOVAL 02H 写入ICW3OUT0A1H AL 从片接主片IR2MOVAL 09H 写入ICW4OUT0A1H AL 缓冲方式 从片 中断控制器的初始化程序段 23 2 操作命令字OCW 8259A工作期间 可随时接受OCWOCW分为 OCW1 OCW3写入时无顺序要求 需要时写入某个OCW 24 OCW1 A0 1 奇地址 对IMR屏蔽命令字Di为1禁止IRi中断 为0允许IRi中断 各位互相独立 25 OCW2 A0 0 偶地址 R SL和EOI配合使用产生中断结束EOI命令和改变优先权顺序 L2 L0的3位编码指定IR引脚 26 OCW3 A0 0 偶地址 ESMM SMM设置中断屏蔽方式 P RR和RIS规定随后读取的状态字含义 27 例 8259A的 必须在正常操作前开始写入 多片8259A级联使用时 对于从片 级联信号CAS2 CAS0是 信号 7 3PC机的中断系统和中断指令可处理256个中断用中断向量号 中断类型码 00H FFH区别借助8259A管理可屏蔽中断 28 80 x86的中断类型 内部中断 异常 除法错中断软件中断单步中断外部中断非屏蔽中断可屏蔽中断 29 7 3 1 外部中断 1 可屏蔽中断 INTR引脚 异步 当前指令执行完 若IF 1 响应中断 自动IF 0 若IF 0 不响应 可禁止 IF 0 可再中断 嵌套 服务程序中STI 30 2 非屏蔽中断 NMI引脚 异步 当前指令执行完 响应中断 自动IF 0 不可禁止不可再中断 优先权高于INTR中断向量02H 31 7 3 2 内部中断 与外因素无关当前指令执行完 32 1 除法错中断 类型0中断 若除数为0或商超范围 寄存器 产生向量号为0的内部中断例如 MOVBL 0IDIVBL 除数BL 0 产生除法错中断 MOVAX 200HMOVBL 1DIVBL 商 200H 不能用AL表达 产生除法错中断 33 2 软件中断和中断指令 软件中断 执行特殊指令引起的中断INTN 类型 中断源的编号 N中断INTO 类型4中断 溢出中断 OF 1时 类似INT04H IRET 中断返回 中断服务程序最后 不可禁止 34 3 单步中断 标志位TF 1 一条指令 单步 执行完 单步中断 类似INT01H 调试 可禁止 TF 0 例如 DEBUG EXE调试程序的单步命令T就利用单步中断实现对程序的单步调试 35 中断优先权 软件中断除法错中断 类型0 溢出中断 INTO 类型4 类型N中断 INTN 类型N 非屏蔽中断 NMI 类型2 可屏蔽中断 INTR 类型05H FFH 单步中断 类型1 36 7 3 3中断向量表 中断向量 类型码 中断服务程序入口地址 CS IP 中断向量表 37 表地址00000H 003FFH 计1K 0000H 0000H 0000H 03FFH 类型码 中断向量N 256个 00H FFH 类型码 中断服务程序入口地址 间接 类型码 中断向量N 4 类型码地址 偏地 中断服务入口地址 中断向量表 38 如INTFFH N 0FFH 4N 03FCH 003FCH 类型码地址 4N003FCH 4N 1003FDH 4N 2003FEH 4N 3003FFH 中断向量FFH对应中断服务程序入口地址CS IP 5116H 3000H 39 类型码地址 中断向量表指针 00060H起存放4200H 00062H起存放1080H 问 对应中断类型码是多少 中断服务程序入口地址是什么 例 4N00060H 4N 100061H 4N 200062H 4N 300063H 答 4N 60H N 60H 4 18H 24中断服务程序入口地址CS IP 1080H 4200H 即14A00H 40 例7 3 若80 x86系统采用的8259A的中断类型码为88H 试问这个中断源的中断请求信号应连向8259A的哪个中断输入端 中断服务程序的段地址和偏移地址应分别填入哪两个字单元 88H 类型136 的低3位为000 故中断源的中断请求信号连接到8259A的IR0输入端 中断服务程序的偏移地址和段地址分别填入4N和4N 2两个字单元 而4 88H 220H 故段地址填入00222H字单元 即00222H和00223H两个字节单元 偏移地址填入00220H字单元 即00220H和00221H两个字节单元 41 7 3 4中断响应和处理过程 42 7 4可屏蔽中断服务程序的设计 外中断 外信号 8259 80 x86 INTR 响应 响应 CPU的INTA 8259 发类型码 CPU 去中断服务程序编程要点 1 知中断类型码 中断服务程序入口地址 填入中断向量表 2 写8259命令字 ICW系统设置 OCW人工 对中断屏蔽和中断结束进行处理 43 1 直接装入法SUBAX AXMOVES AX ES 0000H 段地 MOVAX OFFSETINT SUB 中断服务程序入口偏地 AXMOVES 28H AX 0A 4 28H 偏地 中断向量表MOVAX SEGINT SUB 中断服务程序入口段地 AXMOVES 2AH AX 段地 中断向量表 P267PCXT机仅使用一片8259A 初始化8259A时写入的中断类型码为08H 0FH 分别对应IRQ0 IRQ7 留给用户使用的IRQ2的中断类型码为0AH 中断服务程序为INT SUB 入口地址CS IP 7 4 1中断服务程序入口地址的装入 ES 0028H 中断向量表 44 2 系统功能调用装入法25H号功能调用 将中断服务程序入口地址 中断向量表AH 装调用号 25H AL 装中断向量 类型码 DS DX 装中断程序入口地址 CS IP值 MOVAX SEGINT SUBMOVDS AXMOVDX OFFSETINT SUBMOVAX 250AH AH 25H AL 0AHINT21H 45 7 4 2中断屏蔽与中断结束处理 1 中断前可修改系统设置中断屏蔽字 中断后恢复 2 8259 IMR的Mi 0 允许IRi中断 IMR的Mi 1 屏蔽IRi中断3 为非自动结束中断方式 46 7 4 3中断服务程序设计举例 P271例7 5产生中断请求的简单中断程序 系统将8259A的中断输入线IR0 IR7初始化为由低变高的边沿触发 通过一开关 单稳 防抖 将中断请求信号接到IRQ2上 该开关先输出低电平 运行程序显示提示信息 WAITINTERRUPT 后再将开关输出高电平 使IRQ2的电平由低变高 于是向8259A的中断输入线发出了中断请求信号 成功后再将开关返回到低电平 该程序可以用到任何可以产生中断请求信号的外设接口的电路上 分析 8259A的端口地址为20H和21H 要完成两项工作 一 中断服务程序入口地址装入 二 使用的命令字有屏蔽字OCWl和中断结束命令字OCW2 进行中断屏蔽和中断结束处理 47 stacksegmentstack stack dw32dup stackendsdatasegmentDA1DB WAITINTERRUPT 0AH 0DH DA2DB INTERRUPTPROCESSING 0AH 0DH DA3DB PROGRAMTERMINATEDNORMALLY DB0AH 0DH