第六章 中断系统

3) 软件中断
INTO引起的中断： MOV AL，NUM1 ADD AL，NUM2 JNO L1;不溢出，则转L1 INTO ；溢出，则产生4#内部中断 L1：… …
单步中断 PUSHF POP AX 0R AX，0100H；TF=1 PUSH AX POPF；TF置 1
断点中断指令： INT 3 一字节指令 嵌入一条指令前，阻止程序正常运行，进行某些检查和处理。
标志寄存器 F
D9 O D 1 I 0 D8 T S D6 Z D4 A D2 P D0 C
注： 执行CLI指令后，IF=0，CPU不响应INTR上的中断请求。 执行STI指令后，IF=1，CPU响应INTR上的中断请求。 CPU响应INTR中断请求的条件： a. CPU必须处于开中断的状态，即IF=1。 STI开中断，IF=1。 CLI关中断，IF=0。 b. 系统中即无总线请求也无非屏蔽中断请求。 c. CPU 执行完现行指令。
0 0
ISR0
寄存 0 器 0 IRR 0
0
IR0 IR1 IR2 IR3 IR4 IR5 IR6 IR7
1 0 0 0 0 0 0 0
1
1 0 0 0 0 0 0 0 1 1
中断屏蔽寄存器（IMR）0 0
1 1 1 1 0
PC/XT机的8级硬件中断
中断优先级 中 断 源 中断类型号
IRQ0
IRQ1 IRQ2 IRQ3 IRQ4 IRQ5 IRQ6
0 0 0 1 0 0 RD 0 WR A0 0 CS
CAS0
CAS1 CAS2 SP/EN
3. 中断响应过程
类型码送数据总线 INTA INT 送CPU的 INTR
数据总线
缓冲器
控制逻辑
读/写
控制 逻辑 级连缓冲/ 比较器
内 部 数 据 总 线
在服 0 务寄 0
0 存器 0 0
0
中断 0 优先 权 电路 请求
2.
中断过程及系统功能的实现
1) 中断请求 外设需要CPU 服务时，首先要提出中断请求。 中断请求过程是中断源通过NMI、INTR引脚向CPU发出的信号。外 设通过8259中断控制器向CPU发中断请求信号。 CPU在现行执令周期的最后一个时钟周期检测中断请求是否有效。 2) 中断响应 (1) CPU响应中断的条件 (2) 满足条件，CPU进入中断响应。硬件自动完成以下工作： a. 将CS、IP 以及标志寄存器压栈； b. 关闭中断； c. 转中断服务，即将服务程序段地址送CS，偏移地址送IP。 如何获得中断的入口地址是中断响应的核心问题。
一． 中断系统
1. 2. 3. 4.
中断的概念 中断过程及系统功能的实现 8086的中断系统和中断操作 8086的中断管理
一． 中断系统
1. 中断的概念
1) 什么是中断？ 中断就是CPU 暂停执行现行程序，转而处理随机事件，处 理完毕后再返回被中断的程序，这一全过程为中断。 2) 中断源 能够引发CPU中断的信息源，称为中断源。 由时钟系统引发的中断称为时钟中断； 由外设接口引发的中断，称为外设中断； 由硬件故障引发的中断，称为故障中断。 3)中断系统 实现中断系统配置的硬件电路和软件程序称中断系统。
内 部 数 据 总 线
在服 务寄 存器 ISR
优先 权 电路
中断 请求 寄存器 IRR
级连缓冲 / 比较器
工作寄 存器组 OCW
IR0 IR1 IR2 IR3 IR4 IR5 IR6 IR7
中断屏蔽寄存器（IMR）
1) 8259A各部件的作用
(1) 数据总线缓冲器：数据总线接口，双向三态缓冲器。 控制字写入、状态信息读入 8259A通过它送出中断矢量 (2) 读写控制逻辑：配合片选CS和地址A0完成CPU读写命令。 (3) 级连/缓冲器/比较器： 级连的主从结构中，存放比较各8259A的从设备标志(ID) 有关的四条线：级连线 CAS0~CAS2；从片编程/允许缓 冲器线SP/EN。
二．中断控制器 8259A
1. 2. 3. 4. 8259A的结构及逻辑功能 8259A的工作方式 中断响应过程 8259A的编程
1.
D7~D0
8259A 的结构及逻辑功能
INTA INT
数据总线
缓冲器
初始化
控制逻辑
RD WR A0 CS
CAS0
CAS1 CAS2 SP/EN
读/写
控制 逻辑
寄存器 组ICW
4. 8086 的中断管理
2) 中断处理顺序 8086的256级中断处理的优先顺序， 软件中断→NMI→INTR外部中断→TF单步中断。 3) 中断类型号的获得 软件中断的类型号N，直接由INT N指令获得。 INTR 外部中断的类型号，由硬件电路提供。 中断服务程序的地址=中断类型号×4。 如：INT 21H的中断服务程序地址=21×4=84H 并口1(打印机)类型号=0FH，中断服务地址0FH×4
4. 8086 的中断管理
1) 中断向量和中断向量表 (1) 中断向量：中断服务程序入口地址 (2) 8086的中断分256级，类型号0～255，中断服务地址存放 在RAM的0000H～003FFH中，四字节存放一个中断服务 地址，高字节存段地址CS，低字节存偏移地址IP。 (3) 8086中断向量表可分为三部分： 专用中断：INT0～INT4，已定义，不容用户修改。 备用中断：5～31号，INTER公司保留。如：08～ 0FH号8259A占用；INT 21H系统功能调用。 用户中断：32 ～ FF号由用户定义。
8259A 的引线
CS WR RD D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 CAS0 CAS1 GND VCC A0 INTA IR7 IR6 IR5 IR4 IR3 IR2 IR1 IR0 INT
SP/EN
CAS2
2.
8259A的工作方式
主要包括三方面内容：引入中断请求的方式、与系统总线的连接方式、 对中断优先权的管理方式。 1) 引入中断请求的方式 边沿触发 电平触发 中断查询 2) 与系统总线的连接方式 非缓冲方式：8259直接连接在系统数据总线。 缓冲方式：8259通过8288与系统数据总线连接。 3) 对中断优先权的管理方式 完全嵌套方式：中断优先级固定，IR0最高，IR7最低。 自动循环方式：正在处理的中断变为最低，下一个最高。 中断屏蔽方式：用屏蔽方式确定下一个最高级。
软件查询方法确定中断优先权程序
XOR AL，AL MOV DX，340H；中断寄存器地址 IN AL，DX ；读入中断寄存器的状态 RCR AL，1 ；D7→CY JC SEVER0 ；CY=1，转0#中断服务，最高级。 RCR AL，1 ； D6→CY JC SEVER1 ； CY=1 ，转到1#中断服务程序。 RCR AL，1 ； JC SEVER2 ； RCR AL，1 ； JC SEVER3 ； ︰ ； CY=1 ，转n#中断服务，最低级。
2) IMR、IRR、ISR 各部件的作用
(1) 中断屏蔽寄存器（IMR）：禁止和允许8级中断，每级中 断请求对应一位，置1禁止中断。否则允许中断。 (2) 中断请求寄存器(IRR)：8259A有8条外部中断请求 IR0~IR7，每条请求对应一个触发器保存请求，8个触发 器构成IRR。 (3) 在服务寄存器(ISR)：存放正在服务的中断。某位为“1”， 表示正在为相应中断源服务。
第六章 中断系统
主要内容
一．中断系统 二．中断控制器 8259A
输入设备中断过程示意图
①启动
② 现
输 ④中断请求 入 接 口 ⑤中断响应
断点
⑥ 中
断 服 务 程 序
输 入 设 备 ③数据
CPU
⑦数据
现 行 程 序
⑧
在输入设备输入数据期间，CPU并没有等待，而是忙于执 行现行程序。只有在CPU 响应中断后，现行程序才被临时 中断， CPU 抽出很短的时间去进行中断处理，随即又执行 被中断的程序。CPU 和外设是并行工作的。
CPU在当前指令的最后一个T状态采样INTR引脚，若满 足以上条件，CPU 则进入两个连续的中断响应周期。 (2) 非屏蔽中断 出现在 NMI 引脚上的中断请求，称为非屏蔽中断请求。 NMI不受IF限制，升沿触发，触发脉冲宽度大于两时钟 周期。 CPU 采样到NMI中断请求后，只要没有总线请求，在 完成当前指令后就立即响应中断。
2. 中断过程及系统功能的实现
3) 中断处理-中断服务程序要做的工作 a. 保护现场-保证中断返回后程序继续，保护相关寄存器。 例如：PUSH AX；（BX、SI、DI ） b. 如果允许中断嵌套，需打开中断（STI） 。 c. 中断服务，即执行中断服务程序。（核心） d. 关中断和恢复现场。CLI；POP DI；（SI、BX、AX） 4) 中断返回：执行指令 IRET 执行IRET，CPU 自动从堆栈中弹出 CS、IP和标志寄存器的 内容，返回主程序继续执行。
3）软件中断
也称内部中断，执行指令所引起的中断，有以下类型： (1) DIV或IDIV指令引起的中断类型号为 0#，除数为0则产生 类型为0的内部中断。 (2) INT n 指令引起的中断，类型号n (3) INTO指令引起的中断，溢出位OF=1，则INTO指令引起 类型号为4的内部中断；否则该指令无作用，执行下一指 令。 (4) 单步中断 TF=1，则CPU执行一条指令引起内部中断，类型号1 一种调试手段,8088无专用TF置1指令，利用堆栈使 TF=1
电子钟定时中断
键盘中断 为用户保留的中断 异步通信（COM2）中断 异步通信（COM1）中断 硬盘中断 软盘中断
08H
09H 0AH 0BH 0CH 0DH 0EH
IRQ7
并行打印机中断
0FH
8259A 的读写操作表