微机原理与接口技术(楼顺天编着)课后第八章习题答案

第八章中断系统和可编程中断控制器8259A1.什么是中断？8086计算机系统中有几种不同类型的中断？答：在CPU运行程序时，由于特定事件，CPU暂停当前正在运行的程序，运行处理事件的中断服务程序，然后返回到CPU原来中断的程序，继续执行，直到中断服务程序完成运行。此过程称为中断。8086计算机系统具有3种中断：1)外部屏蔽中断。2)外部非屏蔽中断。3)内部中断2.什么是中断类型？那有什么用？a:中断源号，通常称为中断类型号，指定为多位二进制代码。8086微处理器是具有256个不同中断的8位二进制代码，表示一种中断类型。这种中断可以分为内部中断、外部非屏蔽中断和外部屏蔽中断三类。用途：使CPU识别中断源，以便正确切换到与中断源相对应的中断服务程序门户。3.什么是中断嵌套？使用中断复叠有哪些优点？对于可阻挡中断，实现中断嵌套的条件如下什么？答：如果微处理器在处理低级中断的同时发出高级中断请求，微处理器将停止运行低级中断的处理程序，优先处理高级中断，在高级中断处理完成后运行低级未处理的程序。这种中断处理成为中断嵌套。使用中断嵌套的优点是提高中断响应的实时性能。对于某些实时要求较高的任务，必须采取较高的优先级和中断嵌套方法，以便系统能够及时发出中断请求。对于可屏蔽中断，实现中断嵌套的条件是：(1)微处理器处于允许中断状态(IF=1)(2)中断请求高于运行的中断处理程序。(3)中断请求未被8259阻止。(4)没有不可屏蔽的中断请求和总线请求。4.什么是中断矢量？中断类型号码为1FH的中断向量为2345H:1234H，表示中断方向指标的存储位置。a:中断向量是每个中断服务子例程的入口地址，32位(16位偏移地址和16位段地址)，在中断量表中占用4个地址单位。在配置有8086CPU的计算机系统中，使用最低的1024个地址单元(称为0页)存储中断向量。这1024个地址单元成为中断量表。因此，中断类型号位1FH的中断向量在中断方向表中存储为1FH4=07CH。中断类型号为1FH的中断向量存储在中断表中，如图8.1所示。图8.1中断类型号为1FH的中断矢量在中断尺度中的位置5.中断量表的功能是什么？说明CPU使用中断量表转到中断服务程序的过程。答：中断比例用于存储中断矢量。是中断类型号和相应的中断服务程序门户地址之间的转换表。1) CPU获取中断类型号n，然后将当前PSW、CS和IP的内容按堆栈方式按下，以存储中断点的状态和中断点地址，并在返回时恢复。2)通过将PSW的IF位和TF位归零来关闭中断。3)将地址4n和4n 1两个单元的16位作为中断服务程序入口的偏移地址放入IP中，将地址4n 2和4n 3两个单元的16位作为中断服务程序入口的段地址放入CS中。4)迁移到中断服务程序。描述可以屏蔽中断的响应过程。答：当IF位为1时，从联接中断请求信号的INTR方开始，进入中断服务程序之前所经历的一系列操作称为屏蔽中断响应过程。首先等待当前指令结束，然后进入中断响应周期。然后，从微处理器外部的中断控制逻辑中获取中断类型号。然后按下当前PSW、CS和IP的内容，并将PSW中的IF位和TF位清除为零。最后，将中断服务程序的入口地址放在IP和CS中。这样就完成了屏蔽中断的响应进程，并启动了中断服务进程。7.概述了8259A内部IRR、IMR和ISR三个寄存器的作用。A: IRR:锁定从外部设备发送的中断请求信号的中断请求寄存器。当外部中断请求行中存在中断请求时，IRR的第I位将设置为1。寄存器内容可以由微处理器读取。IMR:用于设置中断请求的屏蔽信号。如果此寄存器的I位设置为1，对应的外部中断请求行将被阻止，并且无法向微处理器发送INT信号。ISR:用于记录当前正在服务的所有中断级别，包括在服务尚未完成的情况下被较高优先级中断的中断级别。微处理器响应中断请求时，ISR中相应的I位置1。在中断处理结束之前，必须用命令清除此分钟。8.中断控制器8259A的初始化编程如何开始？答：初始化编程是初始化命令词(ICW)的初始化，ICW初始化有一定的顺序，必须从ICW1开始。中断控制器8259A的初始化编程顺序如图8.2所示。图8.2中断控制器8259A初始化编程顺序9.设置计算机系统需要管理64级中断，并询问配置中断机构是否需要8259A。解决方案：一个8259控制8级中断，一个可以级联8个8259，将中断扩展到64级。因此，配置中断机构共需要9个8259个。10.如何对完全嵌套的优先级排序的规则是什么？如何设置此方法？答：在完全嵌套方法中，中断优先级级别是固定的。也就是说，优先级最高，级别最低。初始化8259A后，如果未设定其他优先顺序等级，8259A将以完全巢状方式运作。11.设备D1、D2、D3、D4、D5根据完全嵌套的优先级排序规则。设备D1的优先级最高D5是最低的。每个设备的中断处理程序的顺序是下一个中断请求(假定所有中断处理程序启动后都存在STI指令，并且在返回中断之前发出结束命令)(1)设备3和4同时发出中断请求。(2)设备3和4同时发出中断请求，并且设备2在设备3的中断处理程序完成之前发出中断请求；(3)设备1、3、5同时发出中断请求，并且设备2发出中断请求，直到设备3的中断处理程序完成。解决方案：(1)设备3和4同时发出中断请求。中断处理顺序是图8.3(a)中所示的D3D4。图8.3(a)设备3和4同时运行中断请求的中断处理程序的顺序图(2)设备3和4同时发出中断请求，并且设备2在设备3的中断处理程序完成之前发出中断请求；中断处理顺序为D3D2D3D4，如图8.3(b)所示。图8.3(b)中断处理程序的顺序图(3)设备1、3、5同时发出中断请求，并且设备2发出中断请求，直到设备3的中断处理程序完成。中断处理顺序为D1 D3 D3 D5，如图8.3(c)所示。图8.3(c)中断处理程序的顺序图12.8259A如何管理中断优先级？答：8259A使用优先级处理器来确定和管理中断请求信号的优先级。当多个中断请求信号同时发生时，优先级处理器根据控制逻辑中确定的优先级级别和IMR的内容确定这些请求信号的最高优先级。微处理器响应中断请求时，将最高优先级的IRR中的“1”发送到ISR。当8259A在一个级别中断服务的同时发出新的中断请求时，优先级处理器判断新发生的中断请求是否高于正在处理的级别。如果是，则开始处理多个中断。13.特殊完全嵌套方式的特点是什么？其用途是什么？答：多片8259级联时，主片必须以特殊的完全嵌套方式工作。假设片以完全嵌套的方式连续两次收到中断请求，并且第二个中断请求的优先级较高，则该片通过INT pin向上一级中断两次。如果主片完全嵌套，则同一插针上的第二个中断请求没有响应。使用特殊的完全嵌套方法时，请求会响。14.向8259A发送“终止中断”命令有什么效果？8259A如何终止中断？分析每一个的优缺点。答：通过向8259A发送“终止中断”命令，使相应的中断级别处于ISR中相应的位清理“0”，表示相应的中断处理结束。8259A具有自动中断关闭(AEOI)和自动中断关闭(EOI)。(1)自动中断终止(AEOI)。在这种情况下，当系统进入中断响应时，8259A在第二个中断响应周期信号之后，ISR自动将响应中断级别的相应位显示为“0”。这是可以通过初始化命令设置的最简单的中断终止处理方法，但是仅在系统中只有一个8259A，并且多个中断不嵌套的情况下才能使用。(2)非自动中断终止(EOI)。在此工作方式中，在从中断服务程序返回之前，程序必须在8259A上输出中断关闭命令(EOI)，并将ISR与“0”对应。一般中断终止方法和特殊的中断终止EOI命令。如果系统中有多个8259A或嵌套在多个中断中，则可以使用此方法，但它比自动中断关闭方法更复杂。然后，如果程序忘记以这种方式对应ISR 0，则8259A在正常情况下不再响应此中断和低于此级别的中断请求。15.初始化8259A时，如果不是自动关闭，那么在服务中断程序关闭时，应该设置什么行为下令吗？如果不设置这样的命令，会发生什么现象？即使在初始化时设置为自动关机方法，也需要设置此任务吗？答：必须发送中断终止命令。也就是说，操作控制单词的EOI位中必须写1。如果不设置这些命令，当相应的中断服务程序退出时，CPU不会响应优先级较低的中断请求和自身的下一个中断请求。如果初始化为自动关闭，则无需设置此操作。16.在什么情况下需要使用CLI命令禁用中断？在什么情况下需要使用STI命令停止？回答：对于带有前缀的命令，前缀包括段寄存器前缀(例如，命令moax、cs : var)、重复前缀(例如，命令REP MOVSB)和LOCK前缀。由于指令前缀只是指令的一部分，而不是单独的指令，因此在前缀代码和脚本之间不允许响应中断，因此必须在此指令之前，将CLI(中断释放)命令附加到此指令之后，将STI(中断打开)命令附加到此指令之后。对于目标地址为段寄存器的MOV和POP命令(不包括CS)，本命令后面不允许对中断作出响应，必须执行命令到最后才能对中断作出响应。此时，可以在命令前添加CLI，在命令后添加STI。如果需要中断嵌套，由于微处理器在响应中断时将IF处理为零，因此需要在中断处理程序中添加中断命令，以便实现中断嵌套。17.一个系统中有两个8259A，从片的请求信号连接到主片的IR2针，设备a停止连接请求信号电影IR5针。在一个I/O操作完成后，通过两个8259A向8086申请中断的8086微处理器通过两个8259A响应来响应中断，进入设备a的中断服务程序，发送中断终止命令，并返回中断点的整个过程。答：在I/O操作完成一次后，8259A在片中断请求输入端IR5生成中断请求。中断请求在片IRR上锁定8259A，并通过IMR“屏蔽”优化优先级电路。控制逻辑接收中断请求，在8259A主片IR2针上输出INT信号，中断请求锁定在8259A主片IRR上，被IMR“屏蔽”，最终针对优先级电路进行优化。控制逻辑接收中断请求，并将INT信号输出到CPU。CPU从INTer针接收8259A主片的int信号，并连续两次进入周期。优先级电路设置ISR的对应位，当接收到第一信号时，8259A主片将当前申请中断的8259A从片的ID代码010通过cas 0到cas 2发送到相应的8259A从片。因此，当8259A从片接收第二信号时，将中断类型号n发送到数据线。在8086CPU获得中断类型号n后，它将在比例单元中分别获取IP和CS，以便与N4和N4 2相对应的中断向量进入设备a的中断服务程序。在中断服务进程终止之前(即，在运行IRET命令之前)，必须分别向片8259和默认片8259发送EOI中断终止命令，然后运行IRET命令返回中断点。18.8086系统将中断系统配置为主中断类型号从10H开始的三个8259A级联。在电影的中间中断申请以20H，30H开始，分别用于主片的IR4和IR6针脚。主片和从属片由上升触发，没有自动中断终止。主片使用特殊的完全嵌套方法，从属片使用完全嵌套方法。编写初始化程序。A: 8259A主片的端口地址为20H(A0=0)和21H(A1=1)；第一个8259A从属片的端口地址为50H(A0=0)和51H(A1=1)；第二个8259A从属片主胶片：MOV AL，0001b:边缘触发器，级联OUT 20H，ALMOV AL，00010000B；中断类型号10H至17HOUT 21H，ALMOV AL，01010000B；和连续的从属切片OUT 21H，ALMOV AL，0001b:特殊完全嵌套、非缓冲、非自动中断终止OUT 21H，AL在片1上：MOV AL，0001b:边缘触发器，级联OUT 50H，ALMOV AL，00100000B；中断类型号20H-27HOUT 51H，ALMOV AL，00000100B；INT销连接主节点OUT 51H，ALMOV AL，00000001B；完全嵌套、非缓冲、非自动中断结束OUT 51H，AL在电影2