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中断方式及接口PPT

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5.5中断查询

5.5中断查询
2. 单重中断和多重中断
5.5
计算机在处理中断的过程中，有可能出现新的中断请求，此时如果CPU暂停现 行的中断服务程序，转去处理新的中断请求，这种现象称为“中断嵌套”或 “多重中断”。
单重 中断 不允许中断 现行的 中断服务程序 多重 中断 允许级别更高 的中断源 中断 现行的 中断服务程序
3. 单重中断和多重中断的服务程序流程
启动 打印机
传送 数据 发 中 断 请 求 接收 数据 打印
发 中 断 请 求
准备
打印机
打印
空闲
接收 数据
中断的其它应用
• 异常处理
– 如：掉电处理、电路故障等
• 实时控制
– 如：CPU响应外来信号的请求。
• 总之，为了提高计算机的整机效率，为了 应付突发事件，为了实时控制的需要，在 计算机技术的发展过程中产生的“中断” 技术
Q
D
受设备本身控制
D 完成触发器
2. 排队器
中断优先级：
5.5
当多个中断源同时向CPU提出请求时，CPU只能按中断源的不同性质对 其排队，给予不同等级的优先权，并按优先等级的高低予以响应。 就I/O中断而言，速度越高的I/O设备，优先级越高，因为若CPU不及时响 应高速I/O的请求，其信息可能会立即丢失
2. 排队器
排队 软件 详见第八章
INTP1 1 & INTR1 INTP1´ 1 & INTP2´ 1 & 1 & INTR2 INTP3´ 1 & INTP2 1 & INTR3 INTP4´ 1 INTP3 1
5.5
硬件 在 CPU 内、在接口电路中（链式排队器）
INTP4
& INTR4

计算机组成原理课件第08章

计算机组成原理课件第08章

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。

第5章 微机中断系统PPT课件

第5章 微机中断系统PPT课件

.
12
5.2 80x86中断结构
1.中断向量和中断向量表
0000：0000
80x86将256个中断统一编 号为0～255，称作中断类 型号，中断类型号是中断
源的唯一标识。 80x86 中 断 系 统 采 用 向 量 中断方式，中断响应时自 动获得中断类型号，并据 中断向量地址＝中断类型号 * 4 此得到该中断服务程序入 口地址，然后转去执行中 断服务程序，此过程称为 “向量中断”方式，中断 服务程序的入口地址叫做
第5章 微机中断系统
知识要点：中断系统功能、中断处理过 程及中断管理方法，8086/8088的中断 结构。
重点及难点：中断向量、中断类型号及 中断向量表的设置方法
.
1
5.1 中断和中断系统
执行原程序
中
断 请 求
中 断 服
务
程
序
中断示意图
中中中断断断的与系转概统子念：程：中序断的比系较： 中时相 程统的断停同 序软是：止点 的、实执：指 原硬现行均计 程件中而能算 序的断转暂机 执统功去停暂 行称执现能行行 转另断而一点为个：指外原令部程序设序列备中，服被执行 务完暂（后停执返执回行行原中的程断指序服令继务处续，执 程行常序。称）该，指并令在的服地务址 完不为后同断自点点：。动子返程回序原的程转移 序是执事行先安的排过好程的，；叫而中 中断断的。发生是随机的。
为了实现中断嵌套，应在中断处理过程时 保护现场后，首先执行开中断指令；并且在中 断服务结束后恢复现场之前，执行关中断指令。
.
8
5.1.3 中断判优（排队）逻辑
（1）软件判优（查询）法
Di=1，表明 中断源i有中
断请求
.
9
优点：接口电路 简单，优先权次 序可以随编程的 查询顺序而改变；

单片机-05-中断系统

单片机-05-中断系统
单片机原理及接口 技术
中断系统
一、中断系统
1. 中断的概念 举例：某同学正在教室写作业，忽然被人叫出去， 回来后，继续写作业。这就是生活中中断的例子。
与上对比，单片机中也有同样的问题。CPU正
在执行原程序，突然，被意外事情打断，转去执行
新程序。CPU执行新程序结束后，又回到原程序中
继续执行。这样的过程就叫
Here： SJMP Here
ORG 0200H PINT0：CPL P1.0
RETI
；返回主程序
例5-4、出租车计程：设车轮每转产生一个负脉冲，从外部中断INT0 (P3.2)引脚输入，行驶里程为轮胎周长×运转圈数，设轮胎周长2m,试通 过编程实时计算出租车行驶里程（m），数据存入32H, 31H, 30H中。
ORG 0000H LJMP START ORG 0200H ADDC A, POP PSW 30H POP ACC RETI 32H
ORG 0003H
LJMP INT0 ORG 0100H
INT0: PUSH ACC
PUSH PSW MOV A,
MOV 32H, A
START: MOV SP, #60H
ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH LJMP INSE1 ORG 1000H MAIN： MOV SP，#60H MOV TL0，#0CH MOV TH0，#0F0H MOV TMOD，#00H SETB TR0 SETB ET0
INSE1： MOV TL0，#0CH MOV TH0，#0F0H
该位是“1”时，为高级优先级
该位是“ 0”时，为低级优先级
同一级中的5个中断源的优先顺序是： /INT0中断 T0溢出中断 /INT1中断 T1溢出中断 出厂前已由厂家固化顺序 ——事先约定 高

《单片机原理与技术》课件第7章-中断

《单片机原理与技术》课件第7章-中断

1．定时器/计数器控制寄存器TCON
位7
位6
位5
位4
位3
位2
位1
位0
TF1
TR1
TF0
TR0
IE1
IT1
IE0
IT0
IT0：外部中断INT0触发方式选择 位。可由用户用软件选择。 • IT0=1：设定外部中断引脚信号为下降 沿触发方式。 •
IT1：外部中断INT1触发方式选择 位，其功能类似于IT0。 • IE0：外部中断INT0触发有效标志 位。 • IE1：外部中断INT1触发有效标志 位，其功能类似于IE0。 •
•
定时器0与定时器1标志为TF0与TF1， 在定时器溢出周期的S5P2设置。然后其值 在下一周期由电路查询。然而，定时器2标 志TF2是在S2P2设置且在定时器溢出的同 一周期内被查询。 Nhomakorabea•
若请求有效且响应的条件正确，至请 求的服务例程的硬件子例程调用将是下一 条要执行的指令。CALL自己需要两个周期。 因此，在外部中断请求的激活与服务例程 的第一条指令的执行开始之间，至少需要3 个完整的机器周期。图7-9所示为中断响应 时序。
图7-4 中断响应、服务及返回流程图
7.3 80C51中的中断结构
7.3.1 中断启用
图7-5 MCS-51中断源
图7-6 80C51中的IE（中断启用）寄存器
7.3.2
中断优先权
图7-7 80C51中的IP（中断优先级）寄存器
7.3.3
•
中断如何处理
在操作中，所有中断标志在每个机器 周期的S5P2期间被采样。在下一个机器周 期期间查询采样。若找到一启用的中断的 标志已设置，中断系统生成一LCALL至在 程序存储器中的适当单元，至中断服务例 程的LCALL的生成，由以下3个条件中的任 一个阻断：

微机原理与接口技术：中断方式

微机原理与接口技术：中断方式
3
中断是一种异步机构。
4
中断传送方式的缺点：中断方式仍需要通过CPU执行程序来实现外设 与CPU之间的信息传送；CPU每次中断都需要花费时间保护断点和现 场，无法满足高速I/O设备的速度要求。
5
无条件传送方式、程序查询方式和中断方式在数据传送过程中，CPU 从内存读出数据，再输出到外部设备，因此，这三种方式被统称为程 序控制下的输入输出方式（Programmed input and output），简称 PIO方式。
6Hale Waihona Puke 知识点6.2.3中断传送方式
1
3. 中断传送方式
当输出设备处于空闲状态或者输入设备数据准备好时，接口向CPU发 出中断请求信号，CPU收到申请后及时响应接口的中断请求，暂停执 行主程序，转去执行中断服务程序，完成数据传输之后再返回到主程 序继续执行。
2
这种方式，CPU不再检测或查询外设的状态，设备具有了主动反映其 状态的能力，消除了程序查询方式的盲式测试，这种数据传送方式称 为中断方式。与程序查询方式相比，中断传送方式实时性好、节省 CPU时间、外设具有申请服务的主动权，并且在一定程度上实现设备 与CPU并行工作。

中断方式及接口

请求触发器 完成 屏蔽 CP 请求 屏蔽 请求触发器
完成
CP
（2）如何传送中断请求？
1）使用单独请求线
请求
2）使用公共请求线
公共请求 CPU
I/O I/O
CPU
请求
I/O
I/O
2.中断判优 （1）优先顺序 故障、DMA、外中断（输入、输出） （2）CPU现行程序与外设请求的判优
1）CPU设置允许中断标志 =1，开中断 （模型机采用） =0，关中断 2）CPU设置程序状态字的优先级字段 为现行程序赋予优先级 ＜外设请求优先级，响应 ≥外设请求优先级，不响应
（3）各外设请求的判优
1）软件判优 由程序查询顺序确定优先级。可灵活修改优先级。 2）硬件判优 例.中断控制器判优 中断控制器(如8259)集中解决请求信号的接收、屏蔽、判 优、编码等问题。
D7～D0
INT INTA 7 0 IRR： 00010100 IMR： 00000100 ISR： 00001000 不发INT 7 0 00010100 00000000 00001000 发INT
模型机的外中断源安排： 8259 通过IRQ2进行扩展。 （1）接口组成 两个扩展中断源共用一个接口。
5 4 3 2 1
IRQ0 系统时钟 IRQ1 实时时钟 IRQ2 通信 IRQ7 打印机
0
命令字格式： 启动1 停止1 选通1 启动2 停止2 选通2
状态字格式： 忙1 完成1 出错1 忙2 完成2 出错2
第二节 中断方式及接口 7.2.1 中断基本概念 1.定义 CPU暂时中止现行程序的执行，转去执行为某个随 机事态服务的中断处理程序。处理完毕后自动恢 复原程序的执行。 2.实质与特点 （1）实质 方法：保存断点，保护现场； 程序切换 恢复现场，返回断点。 时间：一条指令结束时切换。 保证程序的完整性。

第6章输入输出及中断技术

在内存和外设之间交换，可以达到很高 的传输速率（可达几MB/s）
6.4 中断技术
掌握： 中断的基本概念 中断响应的一般过程 中断向量表及其初始化 8088/8086中断系统
一、中断的基本概念
中断：
CPU执行程序时，由于发生了某种随机的事件 (外部或内部)，引起CPU暂时中断正在运行的 程序，转去执行一段特殊的服务程序(称为中 断服务程序或中断处理程序)，以处理该事件， 该事件处理完后又返回被中断的程序继续执行， 这一过程称为中断。
查询工作方式
优点：软件比较简单 缺点：CPU效率低，数据传送的实时性
差，速度较慢
单一外设时 的工作流程
防止死循环
超时?
N
读入并测试外设状态
N
复位计时器
READY?
Y
与外设进 行数据交换
Y
超时错
N
传送完？
Y
查询工作方式例
外设状态端口地址为03FBH，第5位(bit5)为状态 标志（=1忙，=0准备好）
三、I/O地址的译码
目的： 确定端口的地址 参加译码的信号：
IOR，IOW，A15 ～ A0
OUT指令将使总线的IOW信号有效 IN指令将使总线的IOR信号有效
I/O地址的译码
当接口只有一个端口时，16位地址线一 般应全部参与译码，译码输出直接选择 该端口；当接口具有多个端口时，则16 位地址线的高位参与译码（决定接口的 基地址），而低位则用于确定要访问哪 一个端口
DMA控制器收到请求后，向CPU发出“总线 请求”信号HOLD
CPU在完成当前总线周期后会立即发出HLDA 信号，对HOLD信号进行响应
DMA控制器收到HLDA信号后，就开始控制总 线，并向外设发出DMA响应信号DACK

中 断 方 式

计算机组成原理
计算机组成原理 中断方式
CPU响应中断 CPU响应中断的条件为： 有中断请求信号； 并且开中断，IFF=1； 当前一条指令执行完毕。
计算机组成原理 中断方式
一旦CPU响应中断的条件得到满足，就开始 响应中断，转入响应中断周期。中断响应实 际上在计算机中是执行一条隐指令，在该隐 指令中CPU完成两个功能：一是保存原程序 的断点和现场；二是转向中断服务程序。
计算机组成原理 中断方式
就绪标志触发器RD。一旦设备做好一次 数据的接收或发送，便发出一个I/O设备动 作结束信号，使RD标志置1。在中断方式中， 该标志用作为中断源触发器，简称为中断触 发器。
计算机组成原理 中断方式
允许中断触发器EI。可以用程序指令来置位。 EI为1时，某设备可以向CPU发出中断请求； EI为 0时，不能向CPU发出中断请求，这意 味着某中断源的中断请求被禁止。设置EI标 志的目的，就是通过软件来控制是否允许某 设备发出中断请求。
计算机组成原理 中断方式
•当CPU响应中断后，正要去执行中断服务 程序时，可能有另一个新的中断源向它发 出中断请求，为了不致造成混乱，CPU要 关中断。CPU执行完中断服务程序，开中 断，并返回主程序。
计算机组成原理 中断方式
•中断处理过程由硬件和软件结合来完成。 如中断周期由硬件实现，而中断服务程序 由机器指令序列实现。
计算机组成原理 中断方式
②表示接口向外设发出启动信号； ③表示数据由外设传送到接口的缓冲寄存器； ④表示当设备动作结束或缓冲寄存器数据填 满时，设备向接口送出一个控制信号，将数 据“准备就绪”标志RD置1；
计算机组成原理 中断方式
1.3、关中断 CPU响应中断后，首先应该关中断，不响 应其它的I/O设备的中断。直到本次中断处 理完毕，要返回主程序前，再开中断，允 许响应其它I/O设备的中断。这是单级中断 的情况。

微机原理第八章：中断技术讲解

二、中断(zhōngduàn)源识别及中断(zhōngduàn) 判优
1．中断源识别
★ 软件查询法：
★ 中断矢量法：中断源提供中断类型号，CPU根据类型确定中断源 2．中断判优
★ 对同时产生的中断，首先处理优先级别较高的中断；
若优先级别相同，则按先来先服务的原则。
★ 对非同时产生的中断：
低优先级的中断程序允许被高优先级的中断源所中断
1．中断服务子程序的特点： 为“远过程”，用 IRET 指令返回
2．中断服务程序完成的工作
1）保护现场（通用寄存器的内容）
2）开中断（STI）
3）中断处理
4）关中断（CLI）
5）恢复现场 6）IRET
中断服务程序结构
保护有关寄存器内容 开中断
执行中断服务程序 关中断
恢复有关寄存器内容 执行IRET
精品资料
④ 执行 IRET 指令
4．退出中断(zhōngduàn) ① 关中断(zhōngduàn)
退
出
② 恢复现场中
③ 恢复断点 ④ 开中断(zhōngduàn) 断
精品资料
关中断 保存断点，保存现场
判别中断源 转入中断服务程序 保护寄存器、开中断 执行中断服务程序
IRET
关中断 恢复现场，恢复断点
开中断
STOSW
；串存储（字）
；AX→ES∶[DI]、 [DI＋1]
MOV AX，SEG_INTR
；中断服务程序段基址送AX
STOSW
；串存储（字）
STI
；开中断
精品资料
2．用 MOV将直接(zhíjiē)中断向量写入中断向量表中
；将中断向量直接(zhíjiē)写入中断向量表中的程序段为
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可通过屏蔽字屏蔽该
该类请求与屏蔽字无
类请求；关中断时不
关；请求的响应与开/
响应该类请求。
关中断无关。
（4）向量中断与非向量中断 由软件提供服务程序
由硬件提供服务程序入口地址 入口地址
4.中断典型应用
（1）管理中、低速I/O操作
（2）处理故障
（3）实时处理
某事件出现的实际时间内及时处理，不是批量处理。
CPU允许请求： “屏蔽”标志为0
先“屏蔽”，后请
求
有效请求
先请求，后“屏蔽”
有效请求
请求触发器
请求
屏蔽
请求触发器
完成 屏蔽 CP
完成
CP
（2）如何传送中断请求？
1）使用单独请求线
2）使用公共请求线
请求 CPU 请求 I/O
公共请求 CPU
I/O
I/O
I/O
2.中断判优 （1）优先顺序 故障、DMA、外中断（输入、输出）
第二节 中断方式及接口
7.2.1 中断基本概念 1.定义
CPU暂时中止现行程序的执行，转去执行为某个随 机事态服务的中断处理程序。处理完毕后自动恢 复原程序的执行。
2.实质与特点
（1）实质 程序切换
方法：保存断点，保护现场； 恢复现场，返回断点。
时间：一条指令结束时切换。 保证程序的完整性。
（2）特点
利用时钟中断定时采集参数，检测，调节。
（4）人机对话
（5）多机通信
5.中断系统的组成
中断系统的硬、软界面
（1）软件：服务程序、中断向量表
（2）硬件 接口方面：请求、传递、判优逻辑
CPU方面：响应逻辑
7.2.2 中断全过程（外中断）
1.中断请求的提出与传递
（1）如何产生中断请求？
外设工作完成：“完成”标志为1
例.中断控制器判优 中断控制器(如8259)集中解决请求信号的接收、屏蔽、判 优、编码等问题。
D7～D0
INT INTA
7
07
0
IRR：xxxxxxx xxxxxxx
IMR：xxxxxxx xxxxxxx
ISR：xxxxxxx xxxxxxx
不发INT 发INT
中断号寄存器
中 断 服 务 寄 存 器
4# 入口偏移1
入口基址1
0号中断源 1号中断源
断方式扩展中断源。
（3）响应过程
向量中断方式： 发响应信号INTA，进入中断周期
CPU执行中 断隐指令
（硬件完成）
关中断，保存断点
获得中断号，转换为向量地址， 查向量表
取中断向量，转中断服务程序
4.中断处理
CPU执行中断服务程序。 （1）单级中断：CPU响应后只处理一个中断源的请求，处 理完毕后才能响应新的请求。 （2）多重中断：在某次中断服务过程中，允许响应处理 更高级别的中断请求。
（6）公用中断控制器
接收外设请求，判优，
送出公共请求；
接收中断批准，送出中
断号（中断类型码）。
地址线 寄存器选择 数据线 命令字R 数据线 状态字R 数据线 数据缓冲器
接口板 控制逻辑
INT
INTA 中断控制器 D7~0 （8259）
M CPU
命令 外
状态
部 设
数据 备
向量地址 =中断号+2
(单元地址)
向量表
2# 入口地址0 3# 入口地址1
0号中断源 1号中断源
例2.IBM PC向量表
（从主存0#单元开始安排）
M按字节编址。一个入口地址32位，占4个编址单元。
向量地址 =中断号×4
0#
向量表 入口偏移0
现代计算机一般具 有向量中断功能， 也可结合非向量中
入口基址0
单级中断流程： 保护现场
具体服务处理
多重中断流程：
外中断：
保护现场
数据传送 送新屏蔽字、开中断
恢复现场
禁止同
具体服务处理
开中断、返回
级或更 低级别
关中断
的请求， 开放更 恢复现场及原屏蔽字
高级别 屏蔽技术的应用： 的请求
开中断、返回
动态改变优先级（屏蔽高级，开放低级）
实现多重中断（屏蔽同、低级，开放高级）
（2）如何获取中断服务程序的入口地址
1）非向量中断 将服务程序入口组织在查询程序中；CPU响应时执行查询 程序，查询中断源，转入相应服务程序。 2）向量中断 将服务程序入口(中断向量)组织在中断向量表中；CPU 响应时由硬件直接产生相应向量地址，按地址查表，取 得服务程序入口，转入相应服务程序。
中断向量：服务程序入口地址、服务程序状态字 中断向量表：存放中断向量的表（一段存储区） 向量地址：访问向量表的地址（指向中断向量的首址） 例1.模型机向量表（从主存2#单元开始安排） M按字编址。一个入口地址16位，占一个编址单元。
随机发生的事态（按键、故障）
随机性 有意调用,随机请求与处理的事态（调用打印机）
随机插入的事态（软中断指令插入程序任何位置）
注意中断与转子的区别。
3.中断分类
（1）硬件中断与软中断 由软中断指令引发中断
由硬件请求信号引发中断
（2）内中断与外中断
中断源来自主机内部 中断源来自主机外部
（3）可屏蔽中断与非屏蔽中断
优 先 级 裁 决 器
中 断 请 求 寄 存 器
中断屏蔽寄存器
优先级高
IRQ0
IRQ7
优先级低
8259
中断请求 8259（未屏蔽的请求判优,生成相应中断号）
公共请求INT CPU
中断源的序号
（CPU响应后，取回中断号，转入相应服务程序。）
3.中断响应
（1）响应条件
外设有请求，且未被屏蔽；CPU开中断；一条指令(非停机 指令)结束；无故障、DMA等优先级更高的请求。
（2）CPU现行程序与外设请求的判优
1）CPU设置允许中断标志 ==10，，开关中中断断（模型机采用） 2）CPU设置程序状态字的优先级字段
为现行程序赋予优先级 ＜外设请求优先级，响应 ≥外设请求优先级，不响应
（3）各外设请求的判优
1）软件判优 由程序查询顺序确定优先级。可灵活修改优先级。
2）硬件判优
7.2.3 中断接口
1.组成（寄存器级）
（1）寄存器选择
系
对接口寄存器寻址。
统 总
（2）命令字寄存器
线
接收CPU发向外设的命令
字，转换为相应操作命
令送外设。
命令字格式的拟定：
用代码表示 代码位数
各种命令
代码含义
（3）状态字寄存器
反映设备和接口的运行
状态。
地址线 寄存器选择 数据线 命令字R 数据线 状态字R 数据线 数据缓冲器
接口板 控制逻辑
INT
INTA 中断控制器 D7~0 （8259）
M CPU
命令 外
状态
部 设
数据 备
IRQi
IRQ0 IRQ7
主机板
状态字格式的拟定：
用代码表示各种状态。
（4）数据缓冲器
系
传送数据，实现缓冲。 统
（5）控制逻辑 请求信号产生逻辑
总 线
电平转换逻辑
串-并转换逻辑(串口)
针对设备特性的逻辑