第7章 中斷及中斷控制器.doc

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1、第7章中斷及中斷控制器本章學(xué)習(xí)要點●中斷技術(shù)概述、8086的中斷類型●中斷優(yōu)先權(quán)及其管理、中斷矢量●中斷處理過程●可編程中斷控制器8259A及其應(yīng)用7-1本章知識重點7-1-1中斷技術(shù)的基本概念1．中斷的概念所謂“中斷”是指CPU在正常執(zhí)行程序時，由于內(nèi)部／外部事件或程序的預(yù)先安排引起CPU暫時終止執(zhí)行現(xiàn)行程序，轉(zhuǎn)而去執(zhí)行請求CPU為其服務(wù)的服務(wù)程序，待該服務(wù)程序執(zhí)行完畢，又能自動返回到被中斷的程序繼續(xù)執(zhí)行。2．中斷源能引起中斷的外部設(shè)備或內(nèi)部原因稱為中斷源。按照與CPU的位置關(guān)系可分為內(nèi)部中斷和外部中斷。內(nèi)部中斷是CPU在處理某些特殊事件時所引起或通過內(nèi)部邏輯電路自己去調(diào)用的中斷。外部

2、中斷是由于外部設(shè)備要求數(shù)據(jù)輸入／輸出操作時請求CPU為之服務(wù)的一種中斷。通常中斷源有以下幾種：(1)一般的輸入／輸出設(shè)備，如鍵盤、打印機等。(2)實時時鐘。(3)故障源。(4)軟件中斷。3．中斷源識別識別中斷源通常有兩種方法：查詢中斷和矢量中斷。(1)查詢中斷：就是用軟件查詢的方法確定中斷源。當(dāng)CPU收到中斷請求信號時，通過執(zhí)行一段查詢程序，從多個可能的外設(shè)中查詢申請中斷的外設(shè)。(2)矢量中斷：又稱向量中斷。每個中斷源預(yù)先指定一個矢量標(biāo)志，要求外設(shè)在提出中斷請求的同時，提供該中斷矢量標(biāo)志。當(dāng)CPU響應(yīng)某個中斷源的中斷請求時，控制邏輯就將該中斷源的矢量標(biāo)志送入CPU，CPU根據(jù)矢量標(biāo)志自動

3、找到相應(yīng)的中斷服務(wù)程序入口地址，轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)。這種中斷源識別方法比查詢中斷要快很多。4．中斷技術(shù)的優(yōu)點(1)同步操作：中斷方式不僅可以實現(xiàn)CPU和外設(shè)之問的并行工作，而且CPU可命令多個外設(shè)同時工作，這大大提高rCPU的利用率，也加快了輸A．／輸出的速度。(2)實現(xiàn)實時處理：利用中斷技術(shù)可以及時處理隨機輸入到微型計算機的各種參數(shù)和信息，使微型計算機具備實時處理與控制的能力。(3)故障處理：CPU可以就根據(jù)故障源發(fā)出的中斷請求，立即去執(zhí)行相應(yīng)的故障處理程序，自行處理故障而不必停機，因此提高了微型計算機工作的可靠性。7-1-2中斷系統(tǒng)1．中斷系統(tǒng)的功能(1)能實現(xiàn)中斷響應(yīng)、中斷服務(wù)和中斷返回

4、。當(dāng)某個中斷源發(fā)出中斷請求n,J，CPU可決定是否響應(yīng)這個中斷請求。如果CPU正在執(zhí)行更緊急、更重要的工作時，可以暫不響應(yīng)中斷。若允許響應(yīng)這個中斷請求，則CPU必須在執(zhí)行完現(xiàn)行指令后，保護斷點和現(xiàn)場，即把斷點處的IP和CS值、各寄存器的內(nèi)容與標(biāo)志位的狀態(tài)壓入堆棧，然后再轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序，同時清除中斷請求信號。當(dāng)中斷服務(wù)程序執(zhí)行完畢后，再恢復(fù)現(xiàn)場和斷點，使CPU返回主程序繼續(xù)執(zhí)行，至此CPU的一次中斷過程結(jié)束。其過程如圖7．1所示。圖7.1中斷的過程（2）能實現(xiàn)中斷優(yōu)先權(quán)排隊在中斷系統(tǒng)中，CPU一般要根據(jù)各中斷請求的輕重緩急分別處理，即給每個中斷源確定一個中斷優(yōu)先級別——中斷優(yōu)先

5、權(quán)，系統(tǒng)能夠自動地對它們進行排隊判優(yōu)，保證首先處理優(yōu)先級別高的中斷請求，待級別高的中斷請求處理完畢后，再響應(yīng)級別較低的中斷請求。(3)能實現(xiàn)中斷嵌套當(dāng)CPU響應(yīng)某一中斷請求，并為其服務(wù)時，若有優(yōu)先權(quán)更高的中斷源發(fā)出中斷請求，則要求CPU能打斷正在執(zhí)行的中斷服務(wù)程序，響應(yīng)更高級別的中斷請求。在高級別中斷請求處理完后，再返回被打斷的中斷服務(wù)程序繼續(xù)執(zhí)行，即實現(xiàn)中斷嵌套。CPU允許高優(yōu)先級中斷請求可以打斷低優(yōu)先級中斷服務(wù)，使CPU對于急需處理的事件立即作出響應(yīng)。2．中斷類型8086采用了矢量型的中斷結(jié)構(gòu)，共有256個中斷矢量號，又稱中斷類型號。按照與CPU的相對位置關(guān)系分為外部中斷和內(nèi)部中斷。

6、內(nèi)部中斷也稱軟件中斷，是由處理器檢測到異常情況或執(zhí)行軟件中斷指令所引起的一種中斷。通常有除法出錯中斷、INTO溢出中斷、INTn中斷、斷點中斷和單步中斷等。外部中斷也稱硬件中斷，是由CPU的外部中斷請求信號觸發(fā)的一種中斷，分為不可屏蔽中斷NMI和可屏蔽中斷INTR。3．內(nèi)部中斷(1)除法出錯中斷：在執(zhí)行除法指令DIV或IDⅣ時，若發(fā)現(xiàn)除數(shù)為0或商超過了目的寄存器所能表達的范圍，則CPU會立即產(chǎn)生一個中斷類型碼為0的內(nèi)部中斷。(2)INTO溢出中斷：若上一條指令執(zhí)行的結(jié)果使溢出標(biāo)志位OF=I，則執(zhí)行中斷指令I(lǐng)NTO時，將引起中斷類型碼為4的內(nèi)部中斷。(3)INTn指令：8086CPU執(zhí)行一

7、條INTn中斷指令，就會發(fā)生一次中斷，其中n為中斷類型碼(范圍為0～255)。(4)斷點中斷：8086CPU執(zhí)行單字節(jié)中斷指令I(lǐng)NT3，就產(chǎn)生一個中斷類型碼為3的內(nèi)部中斷，它主要用于程序調(diào)試。(5)單步中斷：當(dāng)標(biāo)志寄存器中的TF標(biāo)志位為1時，CPU就處于單步工作方式。這時CPU在每條指令執(zhí)行完后自動產(chǎn)生中斷類型碼為l的內(nèi)部中斷，作為中斷處理過程的一部分，CPU將自動把標(biāo)志寄存器的內(nèi)容和斷點壓入堆棧保存起來，然后將TF和Ⅲ清零。4．內(nèi)