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微机原理CH8 微型计算机的中断系统(ok)

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微机原理 微型计算机中断系统剖析

微机原理 微型计算机中断系统剖析

个中断源的请求呢？
当CPU正在处理某个中断，且IF＝1，这时若有新
的中断请求产生，CPU要不要响应呢？以什么原则
去响应？
31
第九章
一、中断优先级
一般原则：
级别不同的中断同时发生时，由高到低依次处理。
级别相同的中断同时发生时，按事先设定的次序处理
1、不同级别中断优先级顺序
IBM PC机中，优先级从高到低的顺序如下： （1）内部中断（除法错，INTO，INT n）
方法：
对于专用中断：除法出错、单步中断、不可屏蔽中断、断点
中断和溢出中断，由CPU分别提供中断类型号0~4；
对于用户自己确定的软件中断INT n，类型号由n决定；
对于INTR引脚上的中断：
–由硬件电路设计产生中断类型号。 –可用8259A获取中断类型号。
25
第九章
三、中断服务子程序
1、中断服务子程序特点 为”远”过程（类型为FAR） 要用IRET指令返回 2、中断服务子程序一般结构形式 保护现场(PUSH reg’s) 开中断(STI) 进行中断处理 关中断(CLI) 恢复现场(POP reg’s) 中断返回(IRET)
3
第九章
3、中断的定义
CPU正常运行程序时，由于CPU的内部事件或外
设请求，引起CPU暂时中断正在运行的程序，转 去执行相应的外设（或内部事件）的服务程序
，程序执行完后又返回到原先的程序继续执行
，这一过程称为中断。
中断流程如下页图所示
4
第九章
5
第九章
4、与中断相关的基本概念
中断源 中断类型号 中断向量 中断向量表
两种方法：用指令设置；用DOS功能调用设置。

微机原理xt CH8 微型计算机中断系统

微机原理xt CH8 微型计算机中断系统
00057H 10H 00058H 20H 00059H 30H 0005AH 40H 0005BH 50H 0005CH 60H
答：中断类型号：
；
中断处理程序首地址：
。
2
习题 CH8 微型计算机中断系统
8086/8088 CPU 的中断分成 、 和 两大类，8086系统中硬件中 断可分为 和 两种。 8086系统最多能识别 种不同类型的中 断，每种中断在中断向量表中分配有 个字 节单元，用以指示中断服务程序的入口地址。 8086提供的可接受外部中断请求信号的引脚 是 和 。两种请求信号的不 同之处在于 。 采用级联方式，用9片8259A可管理 级中断。
5
习题 CH8 微型计算机中断系统
写出两种8086中断向量表过程的 异同。
答：
6
习题 CH8 微型计算机中断系统
8086 CPU中断系统最多可管理 由IF标志控制响应的称为 8259A主要用于 至少需要
个不同中断源， 中断。
接口设计；管理30级中断，
片8259A。
1
习题 CH8 微型计算机中断系统
下左图所示为8086中断向量表中的部分内容，填 空写出对应该中断源的中断类型号及其中断处理 程序的首地址。
3
习题 CH8 微型计算机中断系统
写出下列中断类型的中断优先级，按顺序排列。 ①单步中断，②除法出错，③可屏蔽中断，④不可 屏蔽中断。 答：
4
习题 CH8 微型计算机中断系统
什么是中断类型码、中断向量、中断向量表？在 基于8086/8088的微机系统中，中断类型码和中 断向量之间有什么关系？ 答：

ch08 微机原理

ch08 微机原理

8.4:中断向量表
8.4.4 中断向量与中断向量表 中断向量:中断服务程序的入口地址(cs,ip) 中断向量表:将所有中断向量集中放在一起.
中断向量表:放在内存地址0单元开始的单元: 00000H~ 03FFFH 中断向量指针: 中断类型号*4=中断向量最低字节指针
8.4: 80x86中断向量
80x86系统中断源 共256个类型号 一个中断源对应一个类型号 80x86中断向量由四个字节组成：
2. 连接总线方式
8.5:中断屏蔽方式
3.中断屏蔽方式
（1）普通屏蔽方式 用OCW1命令将中断屏蔽寄存器IMR的相应位 置“1”。 （2）特殊屏蔽方式 用于中断处理程序中。当要允许优先级低的 中断进入,可采用特殊屏蔽方式. 可用OCW3的D6D5=11设置，并将IMR对应于本 级中断的位置1来实现。此时除IMR中置1位对应 的中断被屏蔽外,其它置0位对应的中断无论优先 级高低都可得到响应。
IR7
CS
A7~A1
8.5: 8259A读写操作及地址
8259A寄存器及I/O端口的识别
表5-6 8259A读写操作及地址
CS 0 0
R D
0 0
W R
1 1
A 0
0 1
功能 读IRR，ISR 读IMR
8259A端 口
偶地址 奇地址
PC/XT机 端口
20H 21H
0 0 0
1
1 1 1
×
0 0 1
8.3:确定中断优先级方法
中断识别方法
软件查询识别 向量中断识别
确定中断优先级方法
软件查询 硬件排队电路
8.3:菊花链电路
硬件排队电路--菊花链电路
图8-2菊花链电路

微机原理与接口技术 第八章 中断系统

微机原理与接口技术 第八章 中断系统
中断判优 （判别中断源的优先级）
若符合中断条件和优先权，CPU接受中断 请求，进入中断响应阶段
中断过程
中断响应
① 保存断点地址（一般采用堆栈，有的采用寄存器） ② 利用中断向量表将指令指针指向中断服务程序入口 在中断响应里，要完成断点保存、标志寄存器保存、
关中断等，部分操作由CPU自动完成，用户也需要 完成一些操作。
中断源的优先级是默认确定的 对于用户和开发人员，需要确定和处理实际
外中断源的优先级。
中断优先级排队
软件查询实现
优点是接口简单、编程简单、应用面广 缺点是不够灵活
中断优先级排队
中断服务程序首先读入锁存器的内容，然后对于读入的内容从D7（对 应高优先级）到D0（对应低优先级）进行查询。如果查到某一位是高 电平（有申请）就跳转到相应的服务程序进行处理。处理完毕后返回 来继续查询，直到查询完毕，退出服务程序。相应的程序段如下：
数为0，或者商的值超过了寄存器可以
存放的范围就自动启动
1
单步中断
无
通过TF=1来启动，用于调试程序
2
非屏蔽中断
无
保留给外部的非屏蔽中断请求。所有
非屏蔽中断源都触发一个中断服务程序，
需要通过查询方式来分别处理
3
断点中断
INT 3
单字节指令，程序执行到断点处会
停下，显示所有寄存器的值。也可进行
其他调试。
中断服务
执行中断服务程序
中断返回
返回到正常程序的断点
8.2 8086中断系统
8086的中断源
256个不同的中断，中断类型号的取值是00H~FFH 中断分为软中断和硬中断，硬中断又分为非屏蔽中
断和可屏蔽中断 非屏蔽中断的请求从NMI引脚输入。可屏蔽中断的

ch8中断系统

ch8中断系统

2．中断判优

3．中断响应

4．中断处理


中断处理通常是由中断服务程序完成的。中断服务程序一般 按下面模式设计 （1）保护现场 （2）执行中断服务程序 （3）恢复现场
5．中断返回

通常在中断返回前，要求执行一条开中断指令，以便让CPU 能再次响应中断，然后执行中断返回指令，返回到原程序的 中断断点处继续原程序的执行。
是
图8-1 中断处理过程
1．中断请求

中断请求是中断过程的第一步。中断源产生中断请求的条件 ，因中断源而异 由于中断产生的随机性，可能出现两个或两个以上的中断源 同时提出中断请求的情况。这时就必须要求设计者事先根据 中断源的轻重缓急，给每个中断源确定一个中断级别——优 先权。 中断优先权确定后，发出中断申请的中断源中优先权最高的 中断请求就被送到CPU的中断请求引脚上。
1．8259A的内部结构
INTA 数据 总线 缓冲器 INT D7~D0
控制逻辑
RD WR A0 CS CAS0 CAS1 CAS2 SP/EN
读/写 逻辑
中断服务 寄存器 ISR
优先权 分析器 PR
中断请求 寄存器 IRR
IR0 IR7
数据 总线 缓冲器
中断屏蔽寄存器IMR
图8-10 8259A内部结构框图
（1）专用中断。 在中断向量表中，类型号0～4中除了类型号2的NMI非屏蔽中断外，
其余均为专用的软件中断，它们通常是由某个标志位引起的中断。 • ① 0型中断——除法出错中断。 • ② 1型中断——单步中断。 • ③ 3型中断——断点中断（INT）。 • ④ 4型中断——溢出中断（INTO指令）
SP/EN CAS2

微机原理课件第七章微型计算机中断系统

微机原理课件第七章微型计算机中断系统
中断判优
CPU根据中断优先级和状态等信 息，判断哪个中断请求应先被响 应。
中断响应
CPU响应中断请求，将当前程序 的计数器PC和状态寄存器PSW保 存到堆栈中，并跳转到相应的中 断处理程序入口地址。
执行中断服务程序
CPU执行相应的中断处理程序， 完成对突发事件的响应和处理。
中断请求
当某个事件发生时，相应的中断 源向CPU发出中断请求。
中断的历史与发展
中断的概念最早出现在1950年代的真空管计算机中，当时主要用于实现人机交互。
随着集成电路和计算机技术的发展，中断系统逐渐完善，并广泛应用于各种计算机 系统中。
现代计算机的中断系统已经实现了向量中断、可编程中断控制器等技术，能够更好 地满足各种应用需求。
02
中断的基本概念
中断的定义与特点
VS
实时处理广泛应用于工业控制、航空 航天、医疗设备等领域，对于这些领 域来说，系统的实时性至关重要，中 断系统的快速响应和高效处理能力能 够保证系统的稳定性和可靠性。
多任务处理
多任务处理是指计算机系统同时处理多个任务的能力。在多任务处理中，中断系统同样扮演着重要的角色。当多个任务同时 请求计算机系统进行处理时，中断系统能够根据任务的优先级和紧急程度进行调度和管理，确保系统能够高效地完成多个任 务。
中断向量包括中断处理程序的地址和中断类型号，通过中 断向量表可以快速找到对应的中断处理程序地址，从而实 现快速响应和处理中断。
04
中断处理过程
中断请求与优先级
中断请求
当某个外部事件需要CPU立即处 理时，相应的设备会向CPU发出 中断请求信号。
中断优先级
多个中断同时发生时，CPU会根 据中断优先级的高低来决定先处 理哪个中断。

微机原理第8章中断共120页文档


2.硬件方式
INTR
×1 ×2
比较器
A2
A <B
A1
A0
8-3 优先权 编码器
B2 B1 B0 比较失效
优先权 寄存器
中断请求0 中断请求1 中断请求2 …………7
D7 ~ D0
编码器和比较器的优先权排队电路
（2）若CPU 正在进行中断处理，当某一中 断源请求中断时，能否向CPU 发出 INTR信号，受比较器的控制。
六、8086CPU 响应外部中断的过程
No CPU 在每一个指令周期的最后一个总
线周期的最后一个T状态采样INTR 或NMI
信号线。
Image 下面以INTR 为例，说明8086 CPU 响
应中断的过程。
取下一条指令
No
执行一条指令
No 最后一个总线周期的最后一个T状态？
No
Yes
有INTR？
Yes
3. 故障源。
4. 为了调试程序而设置的中断。 (例如设置断点，单步运行等)
四、中断系统的功能 计算机系统中，用于实现中断功能
No 的硬件和软件的集合，称为中断系统。
中断系统应解决如下问题：
1. 中断请求信号的产生 ( 中断源如何申请中断？)
Image 2. CPU如何响应？(如何知道有中断请求？ 是否有求必应？响应后的处理过程？)
中断开？ (FR中的IF=1?)
Yes
关中断 (置FR中IF=0)
发INT信 A 号
FR 入栈
断点地址(CS. IP)入栈
识别中断源，转入相应中断服务程序
保护现场
中断服务处理
恢复现场
开中断STI (置FR中IF=1)
中断返回IRET

《微机原理》教学课件 第7章中断系统


类型 IFH 类型 FFH
每个中断向量占4 个字节，256个中 断向量共占1K个单
元。
Байду номын сангаас
15页
2021/8/7
第7章 中断系统
7.3.3 8086硬件中断的响应时序
1．8086硬件中断的响应过程 ⑴ CPU读取中断类型码并存入暂存器； ⑵ 标志寄存器值压栈保护； ⑶ IF和TF清零，即禁止单步执行中断服务程序； ⑷ 保存断点，即将断点地址（CS，IP）压栈保护； ⑸ 根据中断类型码从中断向量表中取出中断向量，转 入中断服务程序执行。
⑵ 实现优先排队。响应优先级最高的中断请求。 ⑶ 实现中断嵌套。当CPU响应某一中断并进行处理 时，若有优先级更高的中断源发出申请，则响应。
4页
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第7章 中断系统
8.1.2 中断源类型
⑴ 处理机内部中断：如零作除数，为调试程序设 置的断点等。
⑵ I/O设备中断：如键盘、打印机等输入输出设 备引起的中断。
⑶ 故障处理。如电源掉电及软、硬件故障等，提 高了计算机系统的可靠性。
3页
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第7章 中断系统
⑷ 实现人机对话。操作人员通过控制台发命令， 对系统进行随机干预。
⑸ 实现多机系统中各主机间的联系。实现多机系 统中，各个处理机之间的信息交流和任务切换。
3．中断系统的功能
⑴ 实现中断和返回。CPU判断中断源，转入相应 中断处理程序，处理完毕后返回原断点，继续执行。
D6 5
D7～D0
IR7～IR0
D5 6 D4 7
CS RD WR A0 SP/EN INT
8259A
CAS0 CAS1 CAS2 INTA
VCC GND

第8章 微型计算机的中断系统


中断分类及中断类型码
中断源可以分为两大类，即外部(硬件)中断和内部(软件)中断。 硬件中断：即通过外部的硬件产生的中断，如打印机、键盘等。硬 件中断又可分为：可屏蔽中断和不可屏蔽中断。 不可屏蔽中断：由NMI引脚引入，它不受中断允许标志的影响， 每个系统中仅允许有一个，都是用来处理紧急情况的，如掉电处 理。这种中断一旦发生，系统会立即响应。 可屏蔽中断：由INTR引脚引入，它受中断允许标志的影响，也就 是说，只有当IF＝1时，可屏蔽中断才能进入，反之则不允许进 入，可屏蔽中断可有多个，一般是通过优先级排队，从多个中断 源中选出一个进行处理。 软件中断：即根据某条指令或者对标志寄存器中某个标志的设置而 产生，它与硬件电路无关，常见的如除数为0，或用INT n指令产生。
8259A的内部结构和工作原理
25
第8章：中断系统与中断控制器8259A——中断控制器8059A
8259A的内部结构和工作原理





数据总线缓冲器：它是8259A与系统数据总线的接口，是8位双向三态缓冲器。 CPU与8259A之间的控制命令信息、状态信息以及中断类型信息，都是通过该 缓冲器传送的。 读/写控制逻辑：CPU通过它实现对8259A的读/写操作。 级连缓冲器：用以实现8259A芯片之间的级连，使得中断源可以由8级扩展至 64级。 控制逻辑电路：对整个芯片内部各部件的工作进行协调和控制。 中断请求寄存器IRR：8位，用以分别保存8个中断请求信号，当相应的中断请 求输入引脚有中断请求时，该寄存器的相应位置1。 中断屏蔽寄存器IMR：8位，相应位用以对8个中断源的中断请求信号进行屏蔽 控制。当其中某位置”0”时，则相应的中断请求可以向CPU提出；否则，相应 的中断请求被屏蔽，即不允许向CPU提出中断请求。该寄存器的内容为8259A 的操作命令字OCW1，可以由程序设置或改变。 中断服务寄存器ISR： 8位，当CPU正在处理某个中断源的中断请求时，ISR寄 存器中的相应位置1。 优先级比较器PR：用以比较正在处理的中断和刚刚进入的中断请求之间的优先 级别，以决定是否产生多重中断或中断嵌套。

微机原理课件 中断系统



处理器会自动完成 3 项任务
① 关闭中断，以禁止其它中断请求；
② 断点 (IP 和 CS) 和标志寄存器内容入栈保护； ③ 获得中断服务程序入口地址，转中断服务程序。

中断处理过程
① 保护现场 相关工作寄存器的内容压栈保护。 ② 开中断 若要响应高级别的中断，则需要打开中断。 ③ 执行中断服务程序 ④ 关中断 使得不被中断，可顺利恢复现场。
•
能实现“中断判优”，即中断源排队，当有多个 中断源提出请求时，高级别的中断请求能被优先
响应。
•
能实现中断嵌套，即高级别的中断源能够中断低
级别的中断服务程序。
•
系统响应中断后，能自动转入中断处理中断处理 结束，能自动返回。
5.2 8086 中断系统
8086 系统的中断分类
•
图示
8086 系统共有 256 种类型的中断，对应的中断 类型号为： 0 ～ 255 (0 ～0FFH)可分为软件中 断和硬件中断两大类。
例如
MOV AX ,2000 H
ADD AX ,7000 H
INTO
；2000 H ＋ 7000 H ＝ 9000 H ，溢出：OF=1
；因为OF=1 ，所以产生溢出中断
中断指令 INT N
• • •
INT N 是中断指令
N 是中断类型号 (0 ～ 0 FFH)
DOS系统功能, 基本输入输出系统（BIOS）的功
请求信号。
•
故障信号，如电源掉电等。 软件中断，如为调试程序而设置的中断。
•
中断系统
•
系统为实现中断而采用的硬件和软件措施。
计算机采用中断系统的目的 维持系统的正常工作，提高系统效率。 实时处理。 为故障处理作准备。
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这一过程称为中断。
（2）特点
中断方式是一种常用的数据传送的控制方式
，利用中断可以避免不断检测外部设备状态，提 高CPU的效率。
3
第八章
2、中断源 引起程序中断的事件称为中断源。中断源有内部 中断和外部中断两种。内部中断由程序预先安排的指
令(INT n)引起，或CPU运算中产生某些错误引起；外
部中断是外部设备向CPU发出中断申请引起的。
13
第八章
2、CPU响应可屏蔽中断的过程 （1）CPU在每条指令的最后一个T周期，检测INTR，若
为高电平，且IF=1，则CPU响应中断。
（2）响应过程中自动依次完成以下工作：
① CPU向外设发两个/INTA ，外设收到第2个/INTA 后
，立即往数据线上给CPU送中断类型号。
② CPU从数据线上读取中断类型号； ③ 将PSW入栈；
8
第八章
2、内部中断（软件中断） 由三种情况引起： （1）由软中断指令INT n引起 INT n指令，类型号n(0-255)。
（2）由CPU运算错误引起
① 除法错中断：类型号0； ② 溢出中断：类型号4，由INTO指令引起的中断。
9
第八章
（3）由调试程序debug设置的中断
① 单步中断：
类型号1，TF=1时产生（当前指令需执行完）， Debug状态下的T命令执行时产生；
绍可屏蔽中断的处理过程。
可屏蔽中断处理过程：
中断请求 中断响应 保护现场 转入执行中断服务子程序 恢复现场 中断返回
12
第八章
一、CPU响应可屏蔽中断过程
1、CPU响应可屏蔽中断的条件
（1）外设提出中断申请；
（2）本中断未被中断控制器屏蔽；
（3）本中断优先级最高； （4）CPU允许中断。
第八章
15
二、中断向量表
确定中断源入口地址的方法：查询中断和矢量中断。
（1）查询中断：一种软件查询法，中断响应后，启动中断查 询程序，依次查询哪个外设申请了中断，检测以后，转到 此设备预先设置的中断服务程序处执行。这种中断处理过 程称为查询中断。 特点：速度慢。 （2）矢量中断：将每一个设备的中断服务程序的入口地址集
5
第八章
7、中断基本功能(3个)
（1）能实现中断响应，中断服务，中断返回，中断 屏蔽； （2）能实现中断优先级排队； （3）能实现中断嵌套。 本章主要介绍8086/8088CPU的中断系统和可编
程的中断控制器的芯片8259A。
6
第八章
二、中断的分类（中断源的分类）
8086/8088CPU可以处理256种不同类型的中断。 分成两类：内部中断和外部中断。 中断源示意图如下图：
非屏蔽中断请求 外部中断 非屏蔽中断 INTR 8259A 可屏蔽 中断请求
NMI
中断逻辑
INT n 指令
INTO 指令
除法 出错
单步 (TF=1) 内部中断
7
可屏蔽中断
8086/8088CPU
第八章
1、外部中断（硬件中断） （1）不可屏蔽中断NMI 采用边沿触发，上升沿后维持两个时钟周期的高电平 有效。中断的类型号为2，不可用软件屏蔽，CPU必须响应 它，一般用来处理一些紧急的情况，如：计算机突然掉电 。 （2）可屏蔽中断INTR 采用高电平触发，该信号维持到CPU响应中断时结束 ，中断类型号由PIO（如8259A）提供。是否允许中断由IF 的状态决定，IF=1时CPU才能响应中断，否则不响应中断 。IF可由STI置位允许中断，由CLI清零禁止中断。
第八章 微型计算机的中断系统
8-1 概述
8-2 中断处理过程
8-3 中断优先级和中断嵌套
8-4 可编程中断控制器8259A
1
第八章
8-1 概 述 一、中断概念
1、中断
2
第八章
（1）定义
CPU正常运行程序时，由于CPU的内部事件或 外设请求，引起CPU暂时中断正在运行的程序， 转去执行相应的外设（或内部事件）的服务程序 ，程序执行完后又返回到原先的程序继续执行，
中，依次放在中断向量表中。CPU响应中断时，从中断向量
表中找到该中断的入口地址，直接转向到该地址指向的位 置执行中断服务程序，这样加快了处理速度。
特点：速度快。
16
第八章
1、中断向量表 又称：中断服务程序的入口地址表。 中断服务程序的入口地址又称中断向量
8086在存储器最低的1KB(00000H~003FFH)空间内
3、中断响应
中断请求何时发生是随机的。CPU在每一条指令 的最后一个时钟（T）周期去检测INTR引脚，一旦检 测到有中断请求，并满足响应中断的要求，CPU就响 应中断。
4
第八章
4、中断向量表 CPU响应中断后，必须由中断提供地址信息，引 导程序进入中断服务子程序，这些中断服务程序的 入口地址存放在专门开辟的区域，该区域存放中断 向量表。 5、中断优先级 当多个中断源请求中断时，中断系统判别中断 申请的优先级，CPU响应高级的中断，挂起优先级低 的中断。 6、中断屏蔽 当中断源申请中断时，CPU可以由软件设置，使 之不能响应，称为中断屏蔽。
保护现行程序运行结果产生的状态和控制标志。
14
第八章
④ 关中断（清IF和TF）
为了防止在进入中断处理，但并未执行中断程序这 段时间内又响应新的中断。 ⑤ 保护断点 将当前指令的下一条指令的CS和IP压入堆栈，使中 断处理完成后能正确的回到原程序继续执行。 ⑥ 转入相应的中断服务子程序； ⑦ 中断返回 从堆栈中弹出断点的地址和PSW的内容，返回主程 序的断点处，继续执行主程序。
② 断点中断：
类型号3，INT 3指令引起的中断，属于软件中断
Debug状态下由G命令设置，相当于是在程序的某个
位置设置了断点。
10
第八章
三、与中断有关的引脚和指令
引脚
INTR、INTA#、NMI
指令
INT n、INTO、IRET
11
第八章
8-2 中断处理过程
不同类型的中断处理过程略有不同，本节主要介
，存放256个中断的中断向量。
每个类型号的中断向量占4字节，高2字节存放段
地址，低2字节存放偏移地址。
按照中断类型号的顺序依次将其中断向量存在1K
的内存表中，格式如下：
17
第八章
中断类型号n与中断
000 004
类型0中断入口(除பைடு நூலகம்出错)
类型1中断入口(单步中断)
IP CS IP CS
向量的地址关系： n×4＝中断向量地址