微机80X86中断系统

关于I/O多选1、所谓I/O操作，是指对的操作。

A、I/O端口B、I/O设备C、A或B2、在I/O接口的各种寄存器中，必须具有三态输出功能。

A、控制寄存器B、状态寄存器C、数据缓冲寄存器3、全互锁异步总线协定相对于同步总线协定，具有的优点。

A、可靠性高，传输速度快B、可靠性高，适应性好C、传输速度快，适应性好4、在I/O端口的编址方式中，隔离I/O方式相对于存储器映象方式，具有的优点。

A、I/O端口地址译码简单、程序设计灵活B、I/O端口地址不占用存储地址空间、译码简单C、读写控制逻辑简单、程序设计灵活5、主机与设备传送数据时，采用，CPU的效率最高。

A、程序查询方式B、中断方式C、DMA方式6、在三一菊花链判决中，主控器Ci占用总线的条件之一是必须栓测到BGINi由无效烃有效的边沿，设置该条件的目的是A、保证先请求者先服务B、避免总线冲突C、保证物理上靠近判决器者先服务7、计算机使用总线结构便于增减外设，同时。

A、减少了信息的传输量B、提高了信息的传输量C、减少了信息传输线的条数8、有8086/8088中，一个最基本的总线周期由4个时钟周期（T状态）组成，在T1状态，CPU往总线发出信息。

A、数据B、地址C、状态9、当采用输入数据时，除非计算机等待，否则无法传送数据给计算机。

A、程序查询方式B、中断方式C、DMA方式10、微机读写控制信号的作用是。

A、决定数据总线上的数据流的方向B、控制存储器读写操作的类型C、控制流入、流出存储器信息的方向D、A、B和C11、IO接口中数据总线缓冲器的作用是A对错判断1、主机与设备传输数据时，采用程序查询控制方式，主机与设备是串行工作的。

2、总线冲突是指总线上同时有两个或两个以上的模块要传送相互矛盾的信息引起的冲突。

3、总线周期是微处理器中处理动作的最小时间单位。

4、DMA方式与程序控制方式的根本不同之处是可直接实现I/O设备与存储器之间、I/O 设备与I/O设备之间、存储器与存储器之间的信息交换。

不同CPU中断技术的比较微机原理的研究型课题不同CPU中断技术的对比中断是指CPU在正常执行程序的过程中，由于某个外部或内部事件的作用，强迫CPU停止当前正在执行的程序，转去为该事件服务（称为中断服务），待服务结束后，又能自动返回到被中断的程序中继续执行。

对不同的CPU，中断技术略有不同，以下就不同的三种CPU 做了相关的研究对比。

x86的中断系统中断结构及类型中断源申请方式80x86共256种中断，中断号00H--0FFH。

内部中断：由CPU 运行程序错误或执行内部程序调用引起的一种中断。

80X86中断z不可屏蔽硬件中断(NMI)：中断请求不可被屏蔽。

外部中断z可屏蔽硬件中断(INTR)：受允许中断标志为IF 控制。

中断优先级管理方式多个中断请求同时发生，响应顺序按优先级排列。

高级中断可以打断低级中断，反之则不行。

80x86优先级从高到低排序是：内部中断和异常（单步除外）、软件中断、外部不可屏蔽中断、外部可屏蔽中断、单步中断。

中断处理过程中断处理过程通常由中断申请、中断响应、中断处理、中断返回四个过程完成。

（1）实模式下的中断处理流程如图所示：微机原理的研究型课题CPU工作在实地址模式下时，可以响应和处理外部中断NMI 和INTR，内部中断12种异常。

CPU在当前指令执行完毕后，按中断源的优先顺序去检测和查询是否有中断请求，当查询到有内部中断发生时，中断类型号n由CPU内部形成或由指令本身提供；当查询到有NMI请求时，自动转入中断类型2进行处理；当查询到有INTR请求时，响应的条件是IF=1，其中断类型号n 由请求设备在中断响应周期自动给出；当查询到单步请求TF=1时，并且在IF=1时自动转入中断类型1进行处理。

（2）保护模式下的中断调用过程如图所示：微机原理的研究型课题当CPU响应外部中断请求或执行某条指令产生异常时，根据中断或异常的类型号n，从中断描述符表IDT中找到相应的中断门，由中断描述符中的段选择符指向全局描述符表GDT或局部描述符表LDT中的目标段描述符，此目标段描述符内的段基址指向中断服务程序代码段的基地址，由该基地址与中断描述符中的偏移量之和形成中断服务程序的入口。

不同CPU中断技术对比摘要：本文大体论述了80x86,80c51,和ARM在中断源，中断申请方式、中断优先级管理方式、中断的处理过程、中断向量等方面比较。

关键词：CPU，80x86,80c51,，ARM，中断申请方式，中断优先级管理方式，中断的处理过程，中断向量。

正文：一、X86 CPU，80C51，ARM中断源：X86 CPU支持256个中断向量，中断号00H--0FFH 。

0~19是系统预定义的异常和NMI，20~31被Intel保留，如表1。

所以，外部中断从32开始。

CPU处理的流程都一样，在执行完当前指令后，根据中断源提供的中断向量，在IDT中找到并调用相应的服务例程。

X86 CPU中断分为内部中断和外部中断。

内部中断分为：软中断，内部中断和异常，异常分为3种：Fault：可以被更正的错误，异常处理程序的返回地址是产生fault的指令。

Trap：执行trap指令(例如INT 3)后被报告的异常，异常处理程序的返回地址是产生trap指令的后一条指令。

Abort：严重错误，无法继续执行。

外部中断分为：不可屏蔽硬件中断和可屏蔽硬件中断。

不可屏蔽硬件中断（02H）：由NMI端引入的中断请求，中断请求不可被屏蔽；可屏蔽硬件中断请求：由INTR端引入，中断请求可由IF=0进行屏蔽，使中断请求不进入。

表180C51的中断系统包括中断源、中断允许寄存器IE、中断优先级寄存器IP、中断矢量等。

在80C51中，只有两级中断优先级。

图1是80C51的中断系统结构示意图。

80C51有5个中断源分别为：两个外部中断源INT0、INT1和三个内部中断源T0、T1定时/计数谥出中断源和串行口发送或接收中断源。

外部中断是由外部信号引起的，它们的中断请求信号分别从引脚INT0和INT1上引入图1ARM 7TDMI具有常规中断（IRQ）、快中断（FIQ）和软件中断（SoftWare Interrupt）三种中方式。

常规中断和快中断都是硬件中断。

80x86指令系统80x86的指令系统可以分为以下6组：数据传送类指令算术指令逻辑指令串处理指令控制转移指令处理机控制指令1、数据传送指令数据传送类指令负责把数据、地址或立即数传送到寄存器或存储单元中。

它又可以分为五种：1.1、通用数据传送指令MOV 传送MOVSX 带符号扩展传送MOVZX 带零扩展传送PUSH 进栈POP 出栈PUSHA 所有寄存器进栈POPA 所有寄存器出栈XCHG 交换（1）MOV传送指令格式为：MOV DST，SRC执行操作：（DST）<——（SRC）MOV指令可以在CPU内或CPU和存储器之间传送字或字节，MOV指令不影响标志位（2）MOVSX带符号扩展传送指令格式为：MOVSX DST，SRC执行操作：（DST）<——符号扩展（SRC）该指令的源操作数可以是8位或16位的寄存器或存储单元的内容，而目的操作数则必须是16位或32位寄存器，传送时把源操作数扩展送入目的寄存器。

MOVSX不影响标志位（3）MOVZX带零扩展传送指令格式为：MOVZX DST，SRC执行操作：（DST）<——零扩展（SRC）MOVSX和MOVZX指令与一般双操作数指令的差别是：一般双操作数指令的源操作数和目的操作数的长度是一致的，但MOVSX和MOVZX的源操作数长度一定要小于目的操作数长度（4）PUSH进栈指令格式为：PUSH SRC执行操作：16位指令：（SP）<——（SP）-2（（SP）+1），（SP））<——（SRC）32位指令：（ESP）<——（ESP）-4（（ESP）+3），（ESP）+2），（ESP）+1）（ESP））<——（SRC）（5）POP出栈指令格式为：POP DST16位指令：（DST）<——（（SP）+1），（SP））（SP）<——（SP）+232位指令：（DST）<——（（ESP）+3），（ESP）+2），（ESP）+1）（ESP））（ESP）<——（ESP）+4堆栈是一种“后进先出”方式工作的一个存储区，它必须存在于堆栈段中，因而其段地址存放于SS寄存器中。

北京交通大学微机原理与接口技术考题及答案(共7页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--微机原理与接口技术2006—2007学年第1学期(A卷答案)一、填空题（每空1分,共15分）1．在实模式下，80486微处理器使用的地址线是20 条，存储器的最大寻址空间是 1MB ，存储器分段的最大容量是 64KB 。

2．计算机的数据表示的范围由字长n决定，若n=16,有符号数的表示范围是+32767~-32768 ，无符号数的表示范围是0~65535 。

3.在实模式下，设（CS）=1200H，（IP）=FF00H，指令的物理地址为21F00H 。

4．设（SP）=1000H，（AX）=2010H，执行指令PUSH AX后，（SP）= 0FFEH 。

的引脚信号NMI的功能是接受不可屏蔽中断请求。

6.在MOV 1100H[BX]，AX 中，目标操作数的寻址方式是基址寻址。

7．在DMA传送中，8237A可提供的存储器的地址是 16 位。

8. 8259A中ISR是 8 位的寄存器，其作用是记录CPU正在服务的中断请求。

9.将中断允许标志IF置“1”的指令是 STI 。

10．ADC0809有 8 个模拟输入通道，可转换的模拟信号的范围是0~5V 。

二、选择题（选择正确答案，每题1分，共10分）1．在80x86中断系统中，中断向量表用于存放（ C ）（A）中断类型号（B）中断服务程序（C）中断服务程序的入口地址（D）中断源类型2．指令MOV AX，1000H ，源操作数存放在（ A ）（A）代码段中（B）堆栈段中（C）数据段中（D）附加段中3．串指令的源地址由（ A ）提供。

（A）DS：SI提供（B）CS：IP提供（C）ES：SI提供（D）SS：SP提供4．将寄存器AL的低4位屏蔽，应当用的指令是（ B ）（A）AND AL，0FH （B）AND AL，0F0H（C）XOR AL，0FH （D）XOR AL，0F0H5．.执行JZ指令，转移的条件是（ C ）（A）ZF=0 （B）CF=0（C）ZF=1 （D）CF=126．EPROM芯片Intel 2764，片内寻址需要的地址线是（ C ）（A）11条（B）12条（C）13条（D）14条7．启动ADC 0809转换的命令是（ A ）（A）OUT 端口，AL （B）MOV 端口，AL（C）OUT AL，端口（D）MOV AL，端口8．若8250输入的基准时钟频率，除数寄存器装入60H时，则波特率为（C ）（A）4800 （B）2400 （C）1200 （D）3009．CPU响应INTR中断请求的条件是（C ）（A）TF=1 （B）DF=1 （C）IF=1 （D）CF=110．某中断的类型号为16，其对应向量表的地址是（ C ）（A）0020H （B）0030H （C）0040H （D）0050H三、改正下列语句的错误（每题1分,共4分）（1）MOV 20H， AL（2）POP CS（3）ADD [DI]，[SI]（4）INC AX，1四、回答下列问题(每题3分，共6分)1.当CPU响应INTR中断请求后，CPU是如何获取中断类型号？答：在第二个INTA中断响应周期，由8259 将中断类型号送上数据总线，送给CPU。

8086微处理器的功能与结构四、80x86微处理器的结构和功能(一)80x86微处理器1.8086/8088主要特征(1)16位数据总线(8088外部数据总线为8位)。

(2)20位地址总线，其中低16位与数据总线复用。

可直接寻址1MB存储器空间。

(3)24位操作数寻址方式。

(4)16位端口地址线可寻址64K个I/O端口。

(5)7种基本寻址方式。

有99条基本指令。

具有对字节、字和字块进行操作的能力。

(6)可处理内部软件和外部硬件中断。

中断源多达256个。

(7)支持单处理器、多处理器系统工作。

2.8086微处理器内部结构8086微处理器的内部结构由两大部分组成，即执行部件EU(Execution Unit)和总线接口部件BIU(Bus Interface Unit)。

和一般的计算机中央处理器相比较，8086的EU相当于运算器，而BIU则类拟于控制器。

3.8086最小模式与最大模式及其系统配置最小模式在结构上的特点表现为:系统中的全部控制信号直接来自8086CPU。

与最小模式相比，最明显的不同是系统中的全部控制信息号不再由8086直接提供，而是由一个专用的总线控制器8288输出的。

4.8087与8089处理机简述(1)8087协处理机8087协处理机与8086组合在一起工作，以弥补8086在数值运算能力方面的不足，所以它又称为协处理机。

(2)8089I/O处理机8089是一个带智能的I/O接口电路，相当于大型机中的通道，它将CPU的处理能力与DMA控制器结合在一起。

它具有52条基本指令，1MB的寻址能力，包含两个DMA通道。

8089也可以与8086联合在一起工作，执行自己的指令，进行I/O 操作，只在必需时才与8086进行联系。

在8089的控制下，可以进行外设与存储器之间、存储器与存储器之间以及外设与外设之间的数据传输。

同时，8089还可以设定多种终止数据传输的方式。

5.总线时序一个基本的总线周期包括4个时钟周期，即4个时钟状态T 1 、T2 、T3 和T4 。

中断与查询的的特点中断方式与轮询方式比较中断的基本概念程序中断通常简称中断，是指CPU在正常运行程序的过程中，由于预选安排或发生了各种随机的内部或外部事件，使CPU中断正在运行的程序，而转到为相应的服务程序去处理，这个过程称为程序中断。

二、80x86微处理器的中断 80x86微处理器的中断类型一般分为2类，即由于执行某些指令引起的软中断和由处理器以外其他控制电路发出中断请求信号引起的硬中断。

CPU要从主程序转入中断服务程序，必须知道该中断服务程序的入口地址，即中断向量。

80x86为CPU的PC机共有256个中断向量。

中断的一般过程:主程序只是在设备A，B，C数据准备就绪时，才去处理A，B ，C，进行数据交换。

在速度较慢的外围设备准备自己的数据时，CPU照常执行自己的主程序。

在这个意义上说，CPU和外围设备的一些操作是并行地进行的，因而同串行进行的程序查询方式相比，计算机系统的效率是大大提高了。

如下图：实际的中断过程还要复杂一些，下图示出了中断处理过程的详细流程图．当CPU执行完—条现行指令时，如果外设向CPU发出中断请求、那么CPU在满足响应条件的情况下，将发出中断响应信号，与此同时关闭中断(“中断屏蔽”触发器置“1”)，表示CPU不再受理另外—个设备的中断。

这时、CPU将寻找中断请求源是哪个设备。

并保存CPU自己的程序计数器(Pc)的内容．然后，它将转移到处理该中断源的中断服务程序．CPU在保存现场信息，设备(如文换数据)以后．将恢复现场信息．在这些动作完成以后，开放中断(“中断屏蔽”触发器置‘o”)，并返网到原来被中断的主程序的下一条指令。

(1) 尽管外界中断请求是随机的，但CPU只有在当前一条指令执行完毕后，即转入公操作时才受理设备的中断请求，这样才不致于使当前指令的执行受到干扰。

公操作是指一条指令执行结束后CPU所进行的操作，如中断处理、直接内存传送、取下条指令等。

外界中断请求信号通常存放在接口中的中断源锁存器里，并通过中断请求线连至CPU，每当一条指令执行到末尾，CPU便检查中断请求信号。

x86中断系统---- 以8086(88)系统为例8086(88)中断系统可以容纳最多256个中断源，所有中断源统一编码，每个中断源用一个字节型编码标识，该编码称为中断向量码，它是CPU识别中断源的标记。

1)中断源类型256个中断源分为两大类：(1)内部中断它由CPU内部事件及执行软中断指令产生。

已定义的内部中断有：①除法错中断。

②单步中断。

③断点中断。

④溢出中断。

⑤软件中断。

(2)外部中断它是由外部中断源产生对CPU的请求而引发的。

8086(88)中断系统将外部中断源又分为两种。

①非屏蔽中断。

②可屏蔽中断。

2) 中断响应过程在8086(88)系统中，中断控制是由CPU与中断控制器共同完成的，这使得中断过程简化：①中断请求；②中断响应；③中断处理：2. 80386(Pentium)中断系统Pentium及80386、80486，在程序运行过程中由于某种事件的发生而迫使处理器暂停该程序的运行，转去对事件进行处理，待事件处理完以后，再回到原程序接着原状态继续运行。

在80286以后的处理器中均将广义中断分为中断和异常两大类。

表1 中断及其向量码8259的工作过程如下：①中断请求输入端IR0～IR7接收外部中断源的请求信号；②外部中断源的请求状态锁存在中断请求寄存器IRR(8位)的相应位(即置1)，并与中断屏蔽寄存器IMR(8位)相“与”，送给优先级判决电路；③优先级判决电路从提出请求的中断源（记录在IRR）中，检测出优先级最高的中断请求位，将其与在内部服务寄存器ISR(8位)中记录的正在被CPU服务的中断源进行优先级比较，只有当请求服务的中断源优先级高于正在服务的中断源优先级，判优电路才向控制电路发出中断请求有效信号。

2. 8259工作方式1) 中断结束方式(1)非自动结束方式①一般中断结束命令(EOI)。

②特殊中断结束命令(SEOI)。

(2) 自动结束方式2) 缓冲方式①非缓冲方式。

②缓冲方式。

3) 嵌套方式①一般嵌套方式。

x86中断处理机制摘要：1.x86 中断处理机制概述2.x86 中断处理机制的工作原理3.x86 中断处理机制的主要组成部分4.x86 中断处理机制在实际应用中的作用正文：【x86 中断处理机制概述】x86 中断处理机制是一种处理器体系结构，主要用于实现操作系统和硬件设备之间的交互。

通过这一机制，操作系统可以响应硬件设备的请求，如键盘输入、鼠标点击、硬盘读写等，从而为用户提供便捷、高效的服务。

x86 架构是Intel 公司推出的一种处理器架构，广泛应用于个人计算机和服务器领域。

【x86 中断处理机制的工作原理】x86 中断处理机制的工作原理可以概括为以下几个步骤：1.设备产生中断请求：当硬件设备需要操作系统处理时，它会向处理器发出中断请求信号。

2.中断请求识别：处理器接收到中断请求信号后，会根据中断请求的类型，判断应该由哪个中断处理程序来处理这个中断。

3.中断处理程序的调用：处理器会根据中断请求类型，调用对应的中断处理程序。

这些中断处理程序通常是由操作系统编写的，用于处理特定类型的硬件设备请求。

4.中断处理：中断处理程序会处理硬件设备的请求，并在处理完成后，将处理结果返回给处理器。

5.中断处理结束：处理器收到中断处理程序返回的结果后，会恢复之前的执行状态，继续执行被中断的程序。

【x86 中断处理机制的主要组成部分】x86 中断处理机制的主要组成部分包括：1.中断请求线：设备通过中断请求线向处理器发出中断请求。

2.中断请求识别寄存器：处理器通过该寄存器识别中断请求的类型。

3.中断处理程序：操作系统编写的用于处理硬件设备请求的程序。

4.中断处理指令：处理器执行的中断处理指令，用于调用中断处理程序和恢复被中断程序的执行。

【x86 中断处理机制在实际应用中的作用】x86 中断处理机制在实际应用中的作用主要体现在以下几个方面：1.提高系统性能：通过中断处理机制，操作系统可以快速响应硬件设备的请求，减少处理器的等待时间，提高系统性能。

不同CUP中断技术对比专题研究1.1、8086中断源类型:1、内部中断它由CPU内部事件及执行软中断指令产生。

通过在指令操作数中提供中断向量号，INT n 指令可用于从软件中产生中断。

例如，指令INT 0x80会执行Linux的系统中断调用中断0x80。

向量0～255中的任何一个都可以用作INT指令的中断号。

然而，如果使用了处理器预先定义的NMI向量，那么处理器对它的响应将与普通方式产生的该NMI中断不同。

如果NMI的向量号2用于该INT指令，就会调用NMI的中断处理器程序，但是此时并不会激活处理器的NMI处理硬件。

2、外部中断它是由外部中断源产生对CPU的请求而引发的。

8086(88)中断系统将外部中断源又分为两种。

①非屏蔽中断，②可屏蔽中断。

外部中断通过处理器芯片上两个引脚（INTR和NMI）接收。

当引脚INTR接收到外部发生的中断信号时，处理器就会从系统总线上读取外部中段控制器（如8259A）提供的中断向量号。

当引脚NMI接收到信号时，就产生一个非屏蔽中断。

它使用固定的中断向量号2。

任何通过处理器INTR引脚接收的外部中断都被称为可屏蔽硬件中断，包括中断向量号0～255。

标志寄存器EFLAGS中的IF标志可用来屏蔽所有这些硬件中断。

1.2、8086中断中断处理过程：一个完整的中断处理过程应该包括：中断请求、中断排队或中断判优、中断响应、中断处理和中断返回等环节，下面分别进行讨论。

1．中断请求中断请求是由中断源向CPU发出中断请求信号。

外部设备发出中断请求信号要具备以下两个条件：（1）外部设备的工作已经告一段落。

例如输入设备只有在启动后，将要输入的数据送到接口电路的数据寄存器（即准备好要输入的数据）之后，才可以向CPU发出中断请求。

（2）系统允许该外设发出中断请求。

如果系统不允许该外设发出中断请求，可以将这个外设的请求屏蔽。

当这个外设中断请求被屏蔽，虽然这个外设准备工作已经完成，也不能发出中断请求。