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第十章中断系统及中断控制器PPT课件

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微机原理第10章 中断和中断管理-PPT课件

微机原理第10章 中断和中断管理-PPT课件

INT 3 指令
INTO 指令
单步 中断
除数为 0中断
可 屏 蔽 中 断 请 求
软件中断
硬件中断 第10章
中断与中断管理
10.2.1 8086的中断类型
1、外部中断 外部中断是指由外部设备通过硬件请求 的方式产生的中断； 外部中断也称为硬件中断。 外部中断可分为： 非屏蔽中断 可屏蔽中断
中断响应、服务 及返回流程图
第10章 中断与中断管理
2、CPU对中断的响应
CPU进入中断响应周期后，自动完成如下操作： （1）关闭中断 FR中的中断标志位IF清零； （2）保护断点 将当前CS和IP的内容压入堆栈保存，以便中断处理 完毕后能返回被中断的原程序继续执行；
（3）送中断类型号 在中断响应周期的第二个总线周期中，由中断控制 器给出中断类型号，CPU根据中断类型号获取中断 服务子程序的入口地址，并装入CS与IP； 一旦装入完毕，中断服务程序就开始执行。
恢复现场
第10章 中断与中断管理
（1） 软件查询方式
优点
硬件电路简单，无需优先权硬件排队 电路，可以通过修改程序的方法随时 修改优先级；
软件查询影响中断响应的实时性。
缺点

第10章 中断与中断管理
（2） 硬件优先权排队电路
硬件优先权排队电路是专门的硬件电路； 优点
节省CPU的时间，而且中断响应较快； 成本比较高。 在每个中断源的电路中设置一个菊花链逻辑电路 当某设备有中断请求时，会向CPU发送中断请求 信号 若CPU允许中断，则CPU发出中断响应信号信号在 菊花链中传递 如果某设备没有中断请求，则信号通过菊花链逻 辑电路继续往下一级传递。 第10章 中断与中断管理

单片机原理及应用 单片机的中断系统(详细分析：中断)共18张PPT

单片机原理及应用 单片机的中断系统(详细分析：中断)共18张PPT

1．定时控制寄存器TCON
D7 D6 D5 D4
TF1
TF0
D3 D2 D1 D0 IE1 IT1 IE0 IT0
中断请求标志
触发方式 0 低电平1
选择
下降沿
注意：电平触发时，在中断返回前应撤除中断源。
2．串行口控制寄存器SCON
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 串行中断 TI RI 请求标志
③ 若现行指令是RETI、RET或访问IE、IP指令，则需要
执行到当前指令及下一条指令方可响应。
响应过程--单片机响应中断后，自动执行下列操作： ① 置位中断优先级有效触发器，即关闭同级和低级
中断：
② 调用入口地址，断点入栈，相当于LCALL指令； ③ 进入中断服务程序。
响应时间--从查询中断请求标志位到转向中断服务入 口地址所需的机器周期数。 （1）最快响应时间
T0 中断000，BH 允许或禁止向CPU请求中断。
响应条件----CPU要响应中断需满足下列条件：
有关的特殊功能寄存器（SFR）有： 注意：电平触发时，在中断返回前应撤除中断源。
5个中断源，具有二个中断优先级，可实现二级中断服务程序的嵌套。 将PCON寄存器的IDL位置“1”，单片机则进入待机方式。
中断返回—中断处理程序的最后一条指令 是RETI，它使CPU结束中断处理程序的执 行，返回到断点处，继续执行主程序。
中断系统初始化
开相应中断源的中断；（IE) 设定中断优先级；(IP) 若为外部中断，设定外部中断的触发方式。
中断应用举例
外设每准备好一个数据后，发出选通信号，使D触发器
输出1再经非门得0至INT0，向CPU发出中断请求，
掉电保护方式。如果单片机检测到电源电压过低， 此时除进行信息保护外，还需将PD位被置“1”， 使单片机进入掉电保护方式。

中断控制器及定时控制器

中断控制器及定时控制器
中断类型号由指令给定或由外设提供。当CPU响 应中断时，将中断类型号n乘以4就得到中断向量 的存放地址，取4n和4n+1单元中的内容装入IP， 取4n+2和4n+3单元中的内容装入CS，程序就转 入相应的中断处理过程。见举例。
下一页
返回
17
2019/11/14
微机原理及应用
（二）中断向量表（续）
返回
微机原理及应用
（四）中断服务程序与一般子程序调用的区别
产生中断的时间具有随机性，何时执行中断服务 程序是不确定的。
在中断方式中，CPU自动完成对标志寄存器FR的 保护与恢复，无需PUSHF和POPF指令。
中断服务程序采用中断返回指令IRET，而不是子 程序返回指令RET，二者执行的操作不同。
②将标志寄存器FR的内容入栈，保护现场；
③复制TF的状态，IF和TF标志清0，以屏蔽外部 其它中断及防止单步运行中断服务程序；
④将断点地址CS和IP的内容推入堆栈保护；
⑤从中断向量表读取中断向量送入CS和IP，转 入中断服务程序。
以上各步骤是CPU自动完成的。
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返回
微机原理及应用
（四）中断服务程序与一般子程序调用 的区别
3
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返回
微机原理及应用
（一）中断控制方式的优点
使CPU与外设并行工作 实现实时处理 自动地进行故障处理
4
2019/11/14
返回
微机原理及应用
（二）中断源
引起中断的事件，或提出中断申请的来源， 称为中断源。
如：输入/输出设备中断（如键盘、打印机）、 过程控制产生的中断（如程序调试）、电源故障 中断等。

《中断系统》PPT课件 (2)

《中断系统》PPT课件 (2)
关中断（需要时） 中断服务主体 恢复现场
取下一条指令 N
开中断
图5-3 中断流程图
返回
1．中断请求
• 中断源发出中断请求信号，相应的中断请求 标志位〔在中断允许控制存放器TCON中〕置 “1〞。CPU将不断地及时查询这些中断请求 标志，一旦查询到某个中断请求标志置位， CPU就会响应该中断源中断。
(2) 正在执行的指令尚未执行完。
(3) 正在执行中断返回指令 RETI或者对专用存放器IE、IP 进展读/写的指令。CPU在执行完上述指令之后，要再 执行一条指令，才能响应中断请求。
中断优先级的判定 中断源的优先级别分为高级和低级，通过由软件设置
中断优先级存放器IP相关位来设定每个中断源的 级别。
优先权排列，相互之间间隔8B。一般来说，8B 空间安排不下一个中断效劳程序，但可安排一 条转移指令，跳转到其他适宜的区域编写真正 的中断效劳程序。
3.中断处理
• 中断处理就是执行中断效劳程序，从中断入口地址 开场执行，直到返回指令(RETI)为止。此过程一般 包括三局部内容，一是保护现场，二是处理中断源 的请求，三是恢复现场。
• 〔2〕开中断和关中断
• 在中断处理进展的过程中，可能又有新的中断 请求到来，如果制止被中断，可以先关闭中断系 统，待任务执行完后再翻开中断系统。当然，如 系统本身需要中断嵌套，那么不能将中断系统关 闭，所有中断的发生按照系统“优先级〞的设置 自动“决策〞行事。
• 〔3〕中断效劳程序主体
• 中断效劳程序主体是进展中断处理的具体内容， 以子程序的形式存在，任何中断发生并被响应后， 程序将自动进入相关的入口地址，执行中断效劳 程序。
2. 中断响应
CPU的中断响应条件
CPU响应中断必须首先满足以下三个根本条件。

单片机中断系统课件

单片机中断系统课件

04
单片机中断系统的应 用
定时器中断的应用
定时器中断
在单片机中，定时器中断是一种常见的中断类型 。通过设置定时器，可以在指定的时间间隔后产 生中断，从而执行相应的中断服务程序。
定时器中断的优点
定时器中断具有高精度、可编程和灵活性强的优 点。它可以用于各种不同的时间控制需求，并且 可以通过编程来调整时间间隔。
根据中断类型，调用相应 的中断服务例程，执行中 断处理程序。
清除中断标志位
在调用中断服务例程后， 需要清除相应的中断标志 位，以避免重复处理同一 个中断。
中断嵌套与优先级反转
中断嵌套
在单片机中断系统中，允许一个 中断被另一个更高优先级的中断 打断，形成嵌套的中断处理。
优先级反转
由于中断优先级的不同，可能会 发生优先级反转的情况，即低优 先级的中断需要等待高优先级的 中断处理完毕后才能被处理。
串行通信中断的 优点
串行通信中断具有实时 性强、可靠性高的优点 。它可以快速地响应串 行通信事件，并且可以 在数据传输过程中进行 错误检测和处理。
串行通置串行通信端口、设 置中断触发条件以及编 写相应的中断服务程序 。在中断服务程序中， 可以执行一些重要的任 务，例如读取接收到的 数据、发送数据等。
中断控制器
用于管理中断源，控制中 断的触发、优先级和子优 先级等。
中断处理程序
当中断发生时，CPU自动 跳转到预定的中断处理程 序入口地址，执行相应的 中断处理代码。
中断处理过程
中断请求
当某个中断源触发中断 时，向CPU发送中断请
求信号。
中断响应
CPU检测到中断请求后 ，根据中断优先级和子 优先级判断是否响应该
断点调试
在关键位置设置断点，观察中断触发 时的程序状态，检查是否符合预期。

中断系统及应用 PPT

中断系统及应用 PPT
一旦PIE控制器有中断产生,相应的中断标志位(PIEIFRx、y)将置1。假如相应的PIE中断使 能位也置1,则PIE将检查相应的PIEACKx以确定CPU是否准备响应该中断。假如相应的PIEACKx位 清零,PIE向CPU申请中断;假如PIEACKx置1,PIE将等待到相应的PIEACKx清零才向CPU申请中断。 PIE通过对PIEACKx的位控制来控制每1组中只有1个中断能被响应,一旦响应后,就需要将 PIEACKX相应为清零,以让它能够响应该组中后边过来的中断。
CPU响应中断,就是CPU要去执行相应的中断服务程序,其响应过程是CPU将现执行程序的指令 地址压入堆栈,跳转到中断服务程序入口地址,中断服务程序的入口地址就是中断向量,这个中 断向量用2个16位寄存器存放。入口地址是22位的,地址的低16位保存在该向量的低16位;地址 的高16位则保存在它的高6位,更高的10位保留。
CPU级使能可屏蔽中断采纳CPU中断使能寄存器(IER)依然中断调试使能寄存器(DBGIER)与中 断处理方式有关。标准处理模式下,不使用中断调试使能寄存器(DBGIER)。只有当F28335使用 实时调试(Real-time Debug)且CPU被停止(Halt)时,才使用中断调试使能寄存器(DBGIER),此时 INTM不起作用。假如F28335使用实时调试而CPU仍然工作运行,则采纳标准的中断处理。
中断向量表
INT1、1 INT1、2 INT1、3 INT1、4 INT1、5 INT1、6 INT1、7 INT1、8
PIE 组2 向量-复用CPU的INT2中断
32 0x0000 0D40
2
SEQ1INT(ADC)
5
33 0x0000 0D42
2
SEQ2INT(ADC)

中断系统PPT课件

断响应和中断服务）； 待CPU将事件B处理完毕后，再回到原来事件A被
中断的地方继续处理事件A（中断返回），这一过 程称为中断 。
2024/2/15
1
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
MCS-51单片机的中断系统结构
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在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
TCON
IE
IP
硬件查询
INT0 IT0 1
01
T0 INT1 IT1 1
01
T1
RX TX
EX0 1 EA 1 IE0
ET0 1 TF0
EX1 1 IE1
❖实时响应。CPU能够及时处理应用系统的 随机事件，系统的实时性大大增强；
❖可靠性高。CPU具有处理设备故障及掉电 等突发性事件能力，从而使系统可靠性提高。
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在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
IPH = 0X08; IP = 0X40;
PT1 = 1; PX1 = 1;
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在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
80C51单片机的中断优先级有三条原则：
❖CPU同时接收到几个中断时，首先响应优先级别最 高的中断请求。
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在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么

中断系统和中断控制器A


与内存交互
在需要时，中断控制器A 会与内存进行数据交换， 以支持中断处理程序的执 行。
与外设交互
中断控制器A可以与各种 外设进行通信，接收来自 外设的中断信号，并将处 理结果返回给外设。
03 中断系统的应用场景
实时系统
01
实时系统要求对外部事件或信号 的响应必须及时，中断系统能够 快速响应外部事件，确保实时任 务的执行。
通过故障隔离技术，将故障范围限制 在最小范围内，防止故障扩散到整个 系统。
错误检测与恢复
可靠性设计应包括错误检测机制，以 便及时发现和处理硬件故障或数据错 误。
05 中断系统的未来发展
中断系统的技术发展趋势
实时处理能力提升
随着计算技术的发展，中断系统 将更加注重实时处理能力的提升， 以满足高并发、低延迟的应用需
02
中断系统在实时系统中用于实现 任务调度，根据优先级对中断进 行处理，保证关键任务能够得到 及时执行。
嵌入式系统
嵌入式系统通常具有有限的资源，中 断系统能够使嵌入式系统在资源受限 的情况下实现高效的任务调度和事件 处理。
中断控制器在嵌入式系统中用于管理 中断，能够根据优先级对中断进行快 速响应和处理，提高系统的可靠性和 稳定性。
中断控制器A的硬件结构
01
02
03
04
输入/输出接口
用于接收和发送中断信号。
优先级编码器
对接收到的中断信号进行优先 级排序。
触发器
在接收到中断信号后，触发中 断处理程序。
控制逻辑
负责协调中断控制器A的工作 流程。
中断控制器A的功能
接收中断信号
中断控制器A能够接收来自不同源的中断信 号。
触发中断处理程序

《中断与中断控制》课件


控制逻辑
用于实现中断控制器的功能， 如优先级管理、现场保存和恢
复等。
寄存器
用于存储中断控制器的状态信 息和控制参数。
中断控制器的工作原理
接收中断请求
当有输入/输出设备产生中断 请求时，中断控制器接收该请 求。
发送中断响应
将中断请求发送给处理器，通 知处理器有中断发生。
初始化
在系统启动时，对中断控制器 进行初始化设置，包括设置中 断优先级、配置控制逻辑等。
调度和优先级管理。
工业控制系统
02
中断技术广泛应用于工业控制系统中，实现实时数据的采集和
处理，保证系统的稳定性和可靠性。
通信系统
03
中断技术在通信系统中用于实现数据的实时传输和处理，保证
通信的实时性和可靠性。
THANKS 感谢观看
通过减少中断处理时间，提高系 统的实时性能。
减少中断丢失
采取措施减少因中断丢失导致的数 据不一致问题。
优化中断嵌套
合理设计中断嵌套结构，避免因嵌 套不当导致的问题。
05 中断技术的发展趋势与展望
中断技术的发展趋势
实时处理
随着物联网、工业自动化等领域 的快速发展，实时处理成为中断
技术的重要发展方向。
异常处理
当程序出现异常或错误时 ，可以通过中断来处理， 保证程序的稳定性和可靠 性请求
当某个硬件设备完成一项工作时 ，会向CPU发送一个中断请求信 号。
软件中断请求
在某些情况下，CPU也可以主动 发起中断，例如系统调用。
中断识别
中断优先级
CPU根据中断的优先级来决定是否响 应这个中断。
发送中断响应
在处理中断时，中断控制器负责保存被中 断程序的现场信息，以便在中断处理完毕 后能够恢复程序的执行。

中断系统及中断控制器

感谢您的观看
详细描述
根据来源不同，中断可分为硬件中断和软件中断。硬件 中断是由硬件设备产生的，如键盘输入、时钟中断等； 软件中断则是由程序中的特定指令或异常条件触发的。 根据是否可屏蔽，中断可分为可屏蔽中断和不可屏蔽中 断。可屏蔽中断可以被允许或禁止，而不可屏蔽中断则 无法被禁止。根据优先级是否可变，中断可分为优先级 可变中断和优先级固定中断。优先级可变中断的优先级 可以在运行时动态改变，而优先级固定中断的优先级是 固定的。
中断优先级通常由硬件设备或操作系统进行设置和管理，以确保系统的正 常运行。
中断优先级的管理对于系统的性能和稳定性至关重要，不当的设置可能导 致系统崩溃或性能下降。
中断向量表
中断向量表是计算机系统中用于映射中断信号和处理 程序的表格，它包含了不同中断的地址信息，以便在
中断发生时快速找到相应的处理程序。
流量控制
中断在网络通信和可靠性。
05 中断技术的发展趋势
可编程中断控制器的发展
早期中断控制器
采用硬件连线方式实现中断优先级分配，功能较为简单。
可编程中断控制器
允许通过软件编程实现中断优先级、向量表等配置，提高了中断控制器的灵活性和可扩展 性。
资源管理
中断用于实时系统中的资源管理，如内存分配、设备驱动等，确 保资源的高效利用和合理分配。
中断在网络通信中的应用
数据传输
中断在网络通信中用于数据传输控制，如 TCP/IP协议中的数据包接收和发送，确保数 据的可靠传输。
事件处理
中断用于处理网络通信中的事件，如连接建立、数 据包丢失等，实现快速响应和恢复。
可编程中断控制器的发展趋势
随着技术的进步，可编程中断控制器将进一步集成更多的功能，如中断共享、中断嵌套等 ，以满足复杂系统的需求。
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第十章 中断系统 及中断控制器
10.1 中断的基本概念 10.2 可编程中断控制器8259A 10.3 8259A
1
整体 概述
一 请在这里输入您的主要叙述内容
二
请在这里输入您的主要 叙述内容
三 请在这里输入您的主要叙述内容
2
第一节 中断的基本概念
1. 中断的概念： 1956年，美国，IBM公司IBM 7049机上首先使用了中
9
10.2.1 8259A的引脚及工作原理
CS
WR
RD
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 CAS0 CAS1 GND
1
28
2
27
3
26
4
25
5
24
6
23
7 8
8259A 22
21
9
20
10
19
11
18
12
17
13
16
14
15
VCC A0
INTA
IR7 IR6 IR5 IR4 IR3 IR2 IR1 IR0 INT
INTA：中断响应，接收CPU的中断应答信号。CPU发出的中断 响应信号为两个负脉冲。第一个负脉冲作为中断应答信号，第二 个负脉冲到来时，8259A从数据线D7~D0上发出中断类型码。
IR7~IR0：外设中断请求输入。在含有多片8259A的复杂系统 中，主片的IR7~IR0分别与从片的INT端相连，用来接收来自从 片的中断请求。
类型1
CS IP
类型0
CS IP
中断向量表包含256个中断向量。每个中断向量包 含两个字（4个字节），高地址字为中断服务程序所在 代码段的段基址，低地址字为代码段中中断服务程序第 一条指令的偏移量。
实模式下，中断向量表存放在内存最低端的1K单
元之中，物理地址00000H~003FFH
6
中断类型码和中断向量所在位置之间的对应关系
SP/ EN
CAS2
10
D7~D0：数据总线，双向，三态。用于与CPU之间传送命 令、状态、中断类型码。
RD ：读信号，输入。用来通知8259A把某个内部寄存器的 值送数据线D7~D0 。
WR：写信号，输入。用来通知8259A把数据线D7~D0上 的值写入内部某个寄存器。
CS：片选信号，输入。通过地址译码逻辑电路与地址总线 相连。
17H * 4 = 5CH
40H 0000:0083H 30H 0000:0082H 20H 0000:0081H 10H 0000:0080H
23H 0000:005FH 45H 0000:005EH 78H 0000:005DH 90H 0000:005CH
8
10.2 可编程中断控制器8259A
D7~D0
数据 总线 缓冲 器
RD WR
A0 CS
CAS0 CAS1 CAS2
SP
读/写 逻辑
级联 缓冲 器/比 较器
INTA
INT
控制电路
中断 服务 寄存
器
ISR
优先 权判 别器
PR
内部总线
中断 请求 寄存
器
IRR
IR7~IR0
中断屏蔽寄存器
中断类型号 * 4 = 该类型入口地址的地址
7
例题
类型号为20H的中断所对应 的中断向量存放在 0000:0080H开始的4个单元 钟，如图示，则它所对应的 中断服务程序的入口地址为 4030:2010H。
一个系统中对应中断类型号 17H的中断服务程序存放在 2345:7890H 开 始 的 内 存 区 域中，则17H对应的中断向 量存放于何处？
中断类型号通过一个地址指针表与中断服务程序的 入口地址相联，在实模式下，该表称为中断向量表。
类型255
CS IP
类型32
CS IP
类型4
CS IP
类型3
CS IP
类型2
CS IP
类型1
CS IP
类型0
CS IP
5
类型255
CS IP
类型32
CS IP
类型4
CS IP
类型3
CS IP
类ห้องสมุดไป่ตู้2
CS IP
A0：地址线，输入。用来指出当前8259A的哪个端口被访 问，选择内部寄存器的端口地址。
在标准AT机中，使用两片8259A构成主从式中断系统， 主8259A的端口地址： 20H，21H 从8259A的端口地址： A0H，A1H
11
INT：中断请求，输出。把IR7~IR0上的最高优先级请求传送到 CPU的INTR引脚，向CPU发中断请求。
断处理技术，并开始使用“中断”（interrupt）这一术语 。 中断最初是作为处理器与外部设备交换信息的一种控制方 式提出的。由此，最初的中断全部是对外部设备而言的， 称为外部中断或硬件中断。 随着计算机技术的发展，中断的范围也随之扩大，出现了 内部软件中断的概念，它是为解决机器内部运行时出现的 异常以及为编程方便而提出的。
CAS2~CAS0：级联线，用来指出具体的从片。 SP/EN：从设备编程/缓冲器允许
1）采用缓冲方式时，作为输出，用做控制缓冲器接收和发送的信号。 2）采用非缓冲方式时，作为输入，用做决定8259A的主从设备标志。 为1时，指明8259A为主设备。为0时，指明8259A为从设备。
12
10.2.2 8259A的内部结构
供用户定 类型255
CS IP
义的中断
（224个） 类型32
CS IP
保留中断
（27个）
类型4
CS IP
专用中断 （5个）
类型3 类型2
CS IP
CS IP
类型1
CS IP
类型0
CS IP
0000:03FCH~0000:03FFH
0000:0010H~0000:0013H 0000:000CH~0000:000FH 0000:0008H~0000:000BH 0000:0004H~0000:0007H 0000:0000H~0000:0003H
8259A是一种可编程中断控制器,有如下功能：
一片Intel 8259A可管理8个中断请求，并把当前优先 级最高的中断请求送到CPU的INTR端。
当CPU响应中断时，为CPU提供中断类型码。 8个外部中断的优先级排列方式，可以通过对8259A
编程进行指定。也可以通过编程屏蔽某些中断请求， 或者通过编程改变中断类型码。 允许9片8259A级联，构成64级中断系统
3
不论哪种中断都遵循同样的中断处理过程
主程序
有中断请求 断点 继续执行
中断服务程序
对外设 进行处理
返回断点
中断：处理器暂停执行当前程序，转而处理随 机发生的事件，处理完毕后再返回到断点处继
续执行原来程序的过程。
4
2.中断类型号及中断向量表
所谓中断向量，实际上就是中断服务程序的入口 地址，每个中断类型对应一个中断向量。