计算机原理：第五章数字量输入输出2of7

1、 15.3 中 断主要内容：一、基本概念 1. 中断的功能 2. 中断的分类 3. 中断的响应过程二、可编程中断控制器8259A 25.3 中 断一、基本概念(一)中断的概念及功能 当前程序:中断发生时正执行的程序(主程序)当前指令：中断发生时正在执行的指令。中断：当前指令完成后，打断原正常的执行顺序，插入执行另一段程序后返回继续。 3(一)中断的概念及功能中断源:发出原始中断请求信号的设备(接口)中断服务程序：中断后插入执行的另一段程序，一般是为中断源实现I/O服务。断点：中断发生时主程序中原应执行的下一条指令，具体化为CS、IP、FLAGS。现场：中断发生时其他需保护的寄存器。 4(二)

2、中断分类1内部中断由CPU执行指令引起,软中断(1)除以零中断：产生INT 0(2)单步中断：当IF=TF=1时,产生INT 1(3)溢出中断:当OF=1时执行INTO,产生INT 4以上三种都是CPU产生中断类型号n。 (4) 其它 INT n指令,由指令提供中断类型号n。由中断类型号 n，用4n当作指针到中断矢量表中取中断服务程序入口地址，转入服务 5PC/XT 的中断类型 62外部中断硬中断 非屏蔽中断NMI不受IF控制， CPU产生 INT 2NMI中断源：浮点运算协处理器8087请求、 RAM错、I/O通道错CPU中的非屏蔽，在系统板上增加了屏蔽：NMI屏蔽寄存器可以控制NMI允许

3、/ 禁止NMI屏蔽寄存器仅1位，接DB7 ，当作I/O端口管理，端口地址为A0H: MOV AL，80H ；D7=1 OUT 0A0H，AL ；允许NMI若清零AL后输出则禁止NMI。 7(2) 可屏蔽中断INTR 外部中断源的请求经过8259产生。PC/XT中外部中断类型号为080FH， 286以上机器外部中断类型号还有70H77H 不论何种中断，得到响应后都是首先获取中断类型号n，其值都在0255的范围。然后根据n乘以4到中断矢量表中寻找中断服务程序的入口地址，转入中断服务程序。 8(三) 中断响应过程1形成中断类型号 n；2保护断点：FLAGS入栈、清零IF及TF、CS入栈、IP入栈；3

4、以 4n 到中断矢量表中取中断服务程序入口地址。 中断矢量表见P397附录84执行中断服务程序(保护现场、I/O服务、恢复现场、IRET）5.返回断点 9下一条主程序当前指令中断申请矢量表0+3+2+14nCSIP3FFHSS堆栈SP-1-2-3-4-5-6FLAGCSIPIRET中断服务程序 入口中断服务根据中断类型号n到中断矢量表找服务程序入口 10二、可编程中断控制器8259A主要功能：针对多个中断请求，对其进行屏蔽、优先级等管理向CPU转达中断请求，并视CPU的响应送出中断类型号要点：中断请求是如何识别的？片内是如何寻址的？类型号是如何确定及何时向CPU送出的？中断请求的处理是如何完结

5、的？ 11二、可编程中断控制器8259A每片可管理8个外部中断源(一) 8529A的构成P253图5.178259A功能框图 121内部寄存器请求寄存器IRR、服务寄存器ISR 都属于状态信息。初始化寄存器组ICW、工作寄存器组OCW 主要是控制命令。 132引脚信号P253 图5.16 8257A引脚 142引脚信号(1) 外部请求信号IR7IR0：可连接8个外部中断源，接受外设中断请求信号，按照中断系统设计的功能进行屏蔽、中断优先级等管理(2) 对CPU的联系信号： INT:中断请求。接受IR后向CPU转达 INTA:中断响应，CPU回答8259A的允许 15 CS:片选，系统I/O译码选

6、中本片。 A0 :地址线，片内译码再与 片选地址组合，选中各寄存器。 RD:读，CPU读8259A各寄存器内容。 WR:写，CPU写数据到8259A各寄存器。 若A0接系统总线A1？ 16 (3) 级连信号： SP/EN:主片接+5V，从片接地。 CAS2CAS0： 主片输出三位2进制从片标识码， 从片接受后与自己的编号对比识别。 178259的级连信号应答请求 IR0 IR1 IR2 IR6 IR7INTINTA8259主片SP +5V（去CPU）IRQ0IRQ2IRQ7CAS20INTINTA8259从片(010B) CAS20SPINTA8259从片(111B) SPINT 18(二)

7、编程用OUT指令对芯片写先初始化编程(写ICW)一般一次完成。后工作编程(写OCW)工作中可重复多次。1.内部寄存器的读写在CS有效时如何进一步寻址内部寄存器用地址信号进行片内译码对于8259A,只有一条地址线A0，只能译出两个片内地址：奇地址和偶地址 19辅助寻址手段特征位：用所写字节的某些位作辅助寻址的特征顺 序：用写的顺序辅助寻址RD/WR信号：只读寄存器和只写寄存器合用一个地址，用RD/WR信号辅助寻址 见 P255 表5.4初始化完成后，片内奇地址固定用来读中断屏蔽寄存器IMR/写OCW1。OCW1写到IMR中二者内容相等名称混用。 202初始化编程ICW1 ICW2 ICW3 IC

8、W4 (1) ICW1 主初始化命令字，用偶地址写任何时候， 若用偶地址对本片写一个D4=1的字节， 则理解为写ICW1， 即8259A的初始化开始。 系统上电时完成初始化， 以后一般只作工作编程。 21ICW1格式P256 图5.20 ICW1的作用只对8080/8085系统有意义 22(2) ICW2中断类型号，用奇地址写。即每个中断源产生中断的类型号。 同一片中8个中断类型号连续 （按IR07 的序号D2 D0 自动从 000 排到 111 )。 23P256 图5.21 ICW2的作用 24 (3) ICW3 级连命令字，用奇地址写。 多片级连时才用写，单片时不用写。 主片和各从片的I

9、CW3格式不同,分别写。 每个从片还要分别写。 25P257 图5.22 ICW3的作用 26中断响应时，CPU发出两个INTA周期：第一周期：相应的ISR位置1，IRR位复位；主片检测被响应的IR端是否接有从片，若有则送出被响应的从片标识码到CAS2 CAS0。第二周期：将自己的中断类型号送到数据总线上供CPU读取，如中断源来自从片则是由被响应的从片送出中断类型号。 27P257 图5.23 ICW4的作用(4) ICW4 多种功能，用奇地址写。 一般嵌套：只响应更高级 特殊嵌套：同级也可以响应，用于级连 28正常EOI：每响应一个外部中断，会将8259的ISR寄存器相应位置1，参与以后的优

10、先级比较。用户中断服务程序结尾发EOI命令清除ISR中相应位，8259可以处理后续中断。自动EOI：中断响应时8259一送出中断类型号，即自动清除ISR中相应位。在使用系统中的8259A时，由于操作系统已经做完了初始化编程，用户应遵守其初始化的约定，只作工作编程。 293工作编程 (1) OCW1 用奇地址写到IMR中。 CPU中的IF管整个系统8259的中断屏蔽字只管本片的IR信号 初始化编程完成后，片内奇地址固定用来读/写IMR(OCW1)。P258 图5.24 OCW1的作用（中断屏蔽字） 30(2) OCW2 多种功能，用偶地址写。最常用：中断结束命令（EOI）D5=1 P258 图5

11、.25 OCW2的作用 31(3) OCW3 多种功能，用偶地址写与ICW1的区别D3与OCW2的区别用同一地址（A0=0）随后查询IR7IR0的状态允许优先级较低的中断源产生中断嵌套辅助读操作寻址P259 图5.26 OCW3的作用该设置后，就可再编程在使IMR某位置位的同时，使ISR的对应位为复位 32读之前先写OCW3, 其D2D1D0决定后续读（用偶地址）的对象： D2D1D0=010,读中断请求寄存器IRR。 D2D1D0=011,读中断服务寄存器ISR。 D2D1D0=1XX,查询外部请求信号，即读IR7IR0的状态（有则读出的D7为1，且低3位为优先级最高的外部请求编码）。 33

12、三、8259A的应用 (一) IBM PC/XT系统中的连接P260 图5.27 8259A的连接 34(二)系统中的编程 其中第3、4句设置中断向量为8，对照ICW2 理解自动形成8个矢量80FH； 再到附录8理解各个中断矢量表项（P397） 用户使用时不要再做初始化mov AL, 13H ; ICW1out 20H, ALmov AL, 8 ; ICW2out 21H, ALmov AL, 9 ; ICW4out 21H, AL = 00010011B 上升沿有效、单片、写ICW4= 00001001B CPU为8686/8088，不自动结束（正常EOI） 35(三) 外部中断的过程 发EOI命令： mov AL，20H ； out 20H，AL ； 写OCW2(四)中断矢量表的修改 教材P62列有利用串传送(STOSW)指令直接写和通过AH=25H的DOS系统功能调用2种方式建议用DOS系统功能调用 36四、2片8259A的级连系统 378259A的级连说明 主片的INT接CPU的中断请求输入，从片的INT接主片的IR输入。主片、从片