第8章 中断技术与中断控制器

中断技术的作用
中断技术可以提高计算机的并发性和响应性，同时简化了编程模型，并支持了多任务的操作 系统、设备驱动程序和嵌入式系统的实现。
中断与轮询
与中断相比，轮询需要不停地查询外设状态，从而浪费了CPU资源，同时也无法及时响应外 设的事件。
中，如磁盘中断、网卡中断 等。
中断技术 PPT 课件
中断技术是计算机科学中重要的一个概念。本课程将介绍中断技术的基本概 念、分类、实现、编程、应用和未来发展，并探讨中断技术的重要性、优缺 点以及实际应用。快来学习吧！
什么是中断技术？
中断的定义
中断是指在程序执行过程中，CPU暂停正在执行的任务，转而去执行另一段特定的代码，当 这段代码执行完后，再回到原来的任务继续执行的过程。
2
中断向量表
中断向量表是一个预定义数组，存储了中断处理程序的入口地址，硬件设备会发 送中断号给CPU，CPU根据中断号找到相应的中断向量表地址，跳转到对应的中 断处理程序。
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中断处理程序
由操作系统或设备驱动程序提供的中断处理程序会响应中断请求，执行相应的操 作，最后返回到原来的任务并恢复进程状态。
中断编程
总结
中断技术的重要性
中断技术的优点与缺点
中断技术是计算机科学中基础而 重要的一个概念，支撑了现代计 算机系统和各种应用程序的实现。
中断技术可以提高计算机的并发 性和响应性，同时也存在一些安 全性、复杂性和可靠性等方面的 问题。
中断技术在实际应用中的 作用
中断技术在操作系统、设备驱动 程序、嵌入式系统等领域有广泛 应用，在提高系统性能、响应速 度、商品化等方面发挥着重要作 用。
中断响应的基本框架
中断处理程序的编写方法
中断程序一般包括保存现场、处 理中断请求、恢复现场三个步骤。

一、接口的功能和组成
1、总线连接方式的I/O接口电路 、总线连接方式的 接口电路 在总线结构的计算机系统中，每一台 I/O设备都是通过I/O接口挂到系统总线上 的。如图示：
数据线： 数据线：传送数据信息 ，其根数一般等于存储 字长的位数或字符的位 数。双向。 设备选择线： 设备选择线：传送设备 码，其根数取决于I/O指 令中设备码的位数。单 向。 命令线： 命令线：传输CPU向设 备发出的各种命令信号 ，其根数与命令信号多 少有关。单向总线。 状态线： 状态线：向主机报告I/O 设备状态的信号线。单 向总线。
CPU在任何瞬间只能接受一个中断源 CPU在任何瞬间只能接受一个中断源 的请求。 的请求。因此，当多个中断源提出中断请 求时，CPU必须对各中断源的请求进行排 队，且只能接受级别最高的中断源的请求 ，不允许级别低的中断源中断正在运行的 中断服务程序。此时，就可用MASK来改 变中断源的优先级别。 另外，CPU总是在统一的时间，即执 CPU总是在统一的时间， 总是在统一的时间 行每一条指令的最后时刻， 行每一条指令的最后时刻，查询所有设备 是否有中断请求。 是否有中断请求。 接口电路中D、INTR、MASK和中断 查询信号的关系如图示：
2、排队器 、 当多个中断源同时向CPU提出请求时，经 排队器的排队，只有优先级高的中断源排上 队，这样就能实现CPU按中断源优先级的高 低响应中断请求。 下图是设在各个接口电路中的排队电路— —链式排队器。
其中首尾相接的虚线部分组成的门电路是排 当各中断源均无中断请求时，各INTRi 为高电 队器的核心，由一个非门和一个与非门构成。 平，其INTP1 '、 INTP2' 、 INTP3 '……均为高电平 中断源优先级最高的是1号中断源。当多个中 。一旦某中断源提出中断请求,就迫使比其优先级 断源提出中断请求时，排队器输出端INTPi， 低的中断源之INTPi '变为低电平，封锁其发中断 只有一个为高电平，表示该中断源排上队。 请求。

中断执行示意图如下：
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2012年6月11日星期一
第8章
结束当前指令？
内部中断?
中断系统
①
关中断 标志寄存器入栈 TEMP=TF(暂存) 清除IF、TF标志 断点(CS，IP)入栈 取中断向量 进入中断服务程序 开中断 执行中断服务程序 Y
N
有NMI？
有
无 N
无
有INTR？
有
IF=1?
Y Y
TF= N 1？ 取中断类型码
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第8章
8.2.2 中断处理
中断系统
1．中断的处理过程 ⑴关中断。目的：在现场保护过程中，CPU不应该 响应更高级的中断源申请。 ⑵保存断点和现场。即将现行状态字和断点地址相 继压入堆栈。目的：在中断处理完后返回主程序时， 恢复原程序运行状态。 ⑶开中断。目的：允许更高级中断请求能够及时得 到响应，实现中断嵌套。 ⑷转入中断服务程序。目的：完成的最终目的。 ⑸ 退出中断。返回到主程序的执行。
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第8章
8.3.4 软件中断
中断系统
软件中断有如下特点： 1．INT n 指令，中断类型码是 n。 2．不执行中断响应总线周期，不读取中断类型码。 3．软件中断不受IF的影响。 4．可进行中断嵌套，即可以响应非屏蔽中断；当被软 件中断调用的中断处理子程序使IF=1时，那么也可响 应屏蔽中断的高优先级请求。 5．软件中断没有随机性，这是因为软件中断是由程序 中的中断指令引起的，何时执行，是事先知道的，所 以软件中断失去了随机性。
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第8章
8.4 中断控制器8259A
一、引言
中断系统

第8章中断系统与可编程中断控制器8259A1.什么叫中断？8086微机系统中有哪几种不同类型的中断？答：在CPU执行程序的过程中，由于某个事件的发生，CPU暂停当前正在执行的程序，转去执行处理该事件的一个中断服务程序，待中断服务程序执行完成后，CPU再返回到原被中断的程序继续执行。

这个过程称为中断。

8086微机系统中有3种中断:1)外部可屏蔽中断。

2)外部不可屏蔽中断。

3)内部中断2.什么是中断类型？它有什么用处？答：通常用若干位二进制编码来给中断源编号，该编号称为中断类型号。

8086微处理器用8位二进制码表示一个中断类型，有256个不同的中断。

这些中断可以划分为内部中断、外部不可屏蔽中断、外部可屏蔽中断三类。

用处：使CPU识别中断源，从而能正确地转向该中断源对应的中断服务程序入口。

3.什么是中断嵌套？使用中断嵌套有什么好处？对于可屏蔽中断，实现中断嵌套的条件是什么？答：微处理器在处理低级别中断的过程中，如果出现了级别高的中断请求，微处理器停止执行低级中断的处理程序而去优先处理高级中断，等高级中断处理完毕后，再接着执行低级的未处理完的程序，这种中断处理方式成为中断嵌套。

使用中断嵌套的好处是能够提高中断响应的实时性。

对于某些对实时性要求较高的操作，必须赋予较高的优先级和采取中断嵌套的方式，才能保证系统能够及时响应该中断请求。

对于可屏蔽中断，实现中断嵌套的条件有：（1）微处理器处于中断允许状态（IF=1）（2）中断请求的优先级高于正在执行的中断处理程序的优先级。

（3）中断请求未被8259屏蔽。

（4）没有不可屏蔽中断请求和总线请求。

4.什么是中断向量？中断类型号为1FH的中断向量为2345H:1234H，画图说明它在中断向量表中的存放位置。

答：中断向量为每个中断服务子程序的入口地址，为32位（16位的偏移地址和16位的段地址），在中断向量表中占用4个地址单元。

在8086CPU组成的计算机系统中，采用最低的1024个地址单元（称为0页）来存储中断向量。