计算机硬件基础第6章中断

1、1.第6章中断技术。1956年，在美国，IBM 7049首次使用中断处理技术，并开始使用术语“中断”。2.第一部分总结了在中断模式下，外部设备主动向中央处理器发送请求以等待处理；当没有请求时，中央处理器和外围设备都可以独立工作。功能：引入中断技术后，中央处理器和外围设备可以大部分时间并行工作，提高中央处理器的利用率。工作方法：外设收到中央处理器的命令后，根据自己的控制规律执行相应的操作，完成后向中央处理器发送中断请求。中央处理器暂停正在执行的程序，转而处理外围设备，并在处理后返回断点继续执行。1。中断的功能和方法。中断的定义：中断定义：当中央处理器执行一个程序时，一些随机事件(外部或内部)发生

2、，导致中央处理器暂时中断正在运行的程序，然后执行一个特殊的服务程序(称为中断服务程序或中断处理程序)来处理该事件。事件处理后，它返回到中断的程序继续执行。这个过程称为中断。中断请求：外设的硬件中断请求和系统软件指令的软件中断请求。中断请求取决于事件的发生时间，并且这个时间是随机的，因此在执行程序的过程中插入中断程序也是随机的。这是子程序和中断处理程序的一个重要区别。6，3。中断源：引起中央处理器中断的事件，发出中断请求的源。硬件中断源：输入/输出设备、系统时钟、故障源等。软件中断来源：程序中断指令、指令运行错误等。目前，微处理器系统具有中断功能，这不仅局限于输入/输出处理，还在更多方面发挥着重

3、要作用。例如，自动监控系统运行的故障源、基本输入输出系统和操作系统提供的中断调用服务程序等。7、中断源分类、8、外部(硬件)中断的一般过程、中断请求中断仲裁和中断源识别。cpu响应中断处理(service)中断返回，9、中断请求，中断请求信号应保持到中断处理完毕；在中央处理器响应中断后，中断请求信号应及时取消。n监视器，10，(1)中断源发送给中央处理器的中断请求中断信号。对于硬件中断源；必须传输到中央处理器；通过特殊电路；中央处理器也有一个特殊的引脚来接收中断请求信号。8086/8088中央处理器通过INTR引脚和NMI引脚接收硬件中断请求信号。对于软件中断源，中断是由中断指令或中央处理器中

4、的程序错误直接引起的。(2)中断标志1。中断允许标志是中央处理器标志寄存器中的中频标志。指示它是否可以响应来自外围设备的中断请求。允许通常用1表示。2.中断请求标志有一位对应每个外设，用于记录外设的中断请求状态。有请求时置1，中断处理后清0。在PC机中，8259A用于管理外设的中断请求，而在8051系列单片机中，这个标志也在CPU内部。中断屏蔽来自硬件中断源的一些请求可以根据中频标志决定是否响应，而来自硬件中断源的一些请求需要响应。在8086/8088系统中，INTR是一个屏蔽中断请求引脚；NMI是一个未屏蔽的中断请求引脚。在PC机系统中，由8259A管理的外围中断源与CPU的INTR引脚相连

5、。8259A中有8位中断应用寄存器和8位中断屏蔽寄存器，可对应8个外设的中断应用和中断屏蔽。13，当系统有多个中断源时，可以同时发送请求，并且中央处理器将根据重要性和紧急程度(中断优先级)优先响应。一般处理原则如下：1 .同时请求不同的优先级，并根据优先级进行处理。2.正在处理低优先级中断，高优先级请求出现，因此将处理高优先级请求。3.正在处理高优先级中断，并且有一个低优先级请求，因此它不会临时响应。4.什么时候中断仲裁，14。当中断嵌套在中央处理器中处理外部中断时，如果有较高优先级的中断请求，则转而处理高优先级中断。在个人电脑中，嵌套是可以中断的。15，中断仲裁方法，软件仲裁顺序查询同类中断

6、请求，首先查询第一服务(即，第一查询具有高优先级)硬件仲裁链仲裁，并行仲裁(中断矢量方法)，16，1，软件中断(单步中断除外)2，NMI 3，INTR 4，单步中断在PC系统中，外部中断源通过8259A中断优先级管理器。不同中断源的优先级顺序，17，中断源识别，软件查询中断矢量方法。中断源提供中断类型号，中央处理器根据类型确定中断源。18，断点和返回地址在每个指令执行的最后一个时钟周期，中央处理器检测中断请求，如果它响应中断，它开始执行中断处理程序。程序被中断的地方叫做“断点”。断点处的指令是中断处理完成后返回时恢复执行的第一条指令的地址，称为“返回地址”。19，1。当每个指令被执行时，中央处

7、理器在最后一个时钟周期检测中断请求。如果发生下列情况之一，中央处理器自动进入中断响应周期。(1)存在软件中断；(2)有NMI中断信号；(3)有一个INTR中断信号，中央处理器允许对中断作出响应。中断响应和处理，20，2，进入中断响应周期后，如果是INTR，它将向中断源产生INTA信号，并让中断源向中央处理器发送中断类型代码；通过数据总线的低8位；如果是NMI，类型代码为2；中断指令中有一个类型代码；程序错误具有默认类型代码。3.堆栈标志寄存器，清除TF和IF标志，堆栈CS和IP返回。21，4。形成中断服务程序的入口地址，并传送到中断服务程序执行。每个中断都有自己的处理程序，不同的微处理器有不同

8、的方法来形成中断服务程序的入口地址。22，5，进入中断服务程序。它通常由以下步骤组成：(1)保护现场并启动和停止；(2)中断处理；(3)关闭中断，恢复现场，打开中断；(4)带有中断返回指令的返回(IRET)。(7)中断返回从堆栈中恢复断点(返回地址CS和IP，标志寄存器)，并返回主程序继续执行。(8)优先歧视，23。通常，一个特殊的中断优先级处理电路英特尔8259A用于管理几个硬件中断源，并向微处理器发送中断请求信号。例如，在PC机/XT计算机中，8259A用于管理硬件中断源，中断请求发送到8088的INTR引脚，中断类型代码发送到数据总线D7D0。24、菊花链逻辑电路、INTAIN、IREQ

9、、INTR、1、INTAOUT、DB、三态门、介质故障矢量码、E、外设接口、中断确认、菊花中断矢量：每种中断类型对应一个4字节的程序入口地址，称为中断矢量；低位字是段内偏移量，高位字是段基地址。256个中断向量存储在存储器的第一个1KB中断向量表中。26、中断向量表初始化，将用户定义的中断服务程序入口地址放入向量表(如温度过高)。两种方法：直接写中断向量表。使用DOS中断功能调用：INT 25H，27，中断向量表初始化，例如，将中断向量表中具有48H中断向量表代码的服务程序入口地址直接写入中断向量表MOV AX，0；第0节MOV DS，AX MOV SI，48h * 4；偏移MOV DX，偏移

10、它_ proc服务程序偏移量MOV国际，DX MOV DX，segit _ proc服务程序段地址MOV SI 2，DX由DOS中断函数调用：int 25h movsdx，SEG it_proc MOV DS，dxmovsdx，OFFSET it_proc MOV AX，2548h矢量代码为48H INT 21H，28，内部中断外部中断，除法错误中断溢出中断单步中断软件中断，未屏蔽的中断可以屏蔽中断，29，NMI，INTR，中断逻辑，软件中断指令，溢出中断，除法错误，单步中断，未屏蔽的中断请求，中断控制，8086/8088CPU内部逻辑，断点中断，可中断请求，n，4，3，0，1，2，8086/

11、8088中断源类型：30，8088 响应过程步骤：推入标志暂时存储传输格式清除中频和传输格式推入控制推入IP 0:中断类型号*4 I P 0:中断类型号*4 2CS，31，8088/8086外部中断响应过程，它可以屏蔽中断(INTR): INTA周期1，PIC排队和优先中断INTA周期2，PIC把中断类型号放在数据库上，CPU暂时读取推入标志， 传输功能清除中频和传输功能推送控制系统推送中断类型号* 4ip03360中断类型号*4 2CS NMI中断响应过程类似于内部中断，INTR，中断控制器8259A PIC、32，第3节8259A可编程中断控制器，它是由英特尔公司设计的大规模集成电路芯片，

12、用于简化中断控制的硬件接口。 它可以接收8级外部硬件中断，并具有排队中断优先级、屏蔽中断、提供中断类型号等功能。它可以通过编程选择不同的工作模式，使用非常方便，因此被广泛应用于PC机和各种系统中。33，外部特性和8259A的连接，这是一个具有28引脚DIP封装的接口芯片。是它的框图和外部引脚图。34，芯片引脚信号定义如下：(1) D7d0: 8位双向数据线。用于在中央处理器和8259A之间传送命令字、状态或中断类型号。一般与中央处理器的D7D0数据总线相连。(2) WR:写控制信号，在低电平有效。(3)读控制信号，在低电平时有效。(4) CS:芯片选择信号。当它为低电平时，选择8259A，并且

13、中央处理器可以读写它。(5) A0:地址线。用于选择8259A内部的不同命令字。(6) IR7IR0:中断请求输入。在由多个8259A组成的主从级联系统中，用于与从芯片8259A连接。(7) INT:中断请求输出信号，用于向中央处理器发送中断请求信号。35，(8) INTA:中断响应，输入信号。它与系统的INTA信号相连。当信号有效时，8259A将向数据总线发送中断类型号。(9) CAS2CAS0:水平连接。用于形成8259A的多个主从系统。(10)同步/同步：双功能信号。在缓冲模式下，该引脚用作输出信号来控制缓冲器的传输方向。另一种方式是输入信号，它指示8259A是主机(1)还是从机(0)。

14、单片机8259A与中央处理器的连接见图8.15。在单片系统中，不使用8259A的CAS2CAS0，并且SP/EN引脚设置为高电平，表明它是主8259A。CS连接到地址解码输出，8259A的A0通常连接到中央处理器的A0，因此8259A将占用两个端口地址。PC机/XT计算机使用单芯片8259A，并使用两个端口地址，20H和21H。36，如果系统中有8个以上的中断源，则单片机8259A不能满足要求。此时，需要级联多块8259A。以PC机/AT为例，它使用两块8259A。SP/EN=1的8259A是主芯片，其INT信号直接连接到中央处理器的INTR引脚，而另一个8259A的SP/EN接地，表示它是从芯片。请注意，从