中断系统基本概念

《中断系统基本概念》由会员分享，可在线阅读，更多相关《中断系统基本概念（67页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、单击此处编辑母版标题样式,,,第5章 中断系统,第,5,章,,中断系统,5.1,中断系统基本概念,,5.2,中断的处理过程,,5.3,IBM-PC,机中断系统结构,,5.4,Intel 8259A,可编程中断控制器,,5.5,中断程序举例,本章学习目标,,掌握有关中断的基本概念、中断优先级、中断嵌套、中断屏蔽、中断向量等基本概念。,,了解8086/8088中断系统中的中断源分类、,IBM-PC,机中断系统结构。,,掌握可编程中断控制器8259,A,的功能、内部结构、工作方式及初始化命令和操作命令的定义、使用方法，服务程序的基本编写方法。,5.1,中断系统基本概念,5.1.1,中断系统的作用,

2、,,5.1.2,中断源,返回本章首页,5.1.1,中断系统的作用,（1）分时处理,,（2）故障处理,,（3）实时处理,返回本,节,5.1.2 中断源,1．外部设备请求中断：,是指系统中外设所发生的中断。,,,2．实时请求中断：,实时中断用于实时系统中，在工业控制中经常使用。,,,3．故障请求中断：,同机器硬件错误有关的中断系统称谓硬件故障中断。,,4．程序性中断：,与用户程序错误有关的中断，统称为程序性中断。,返回本,节,5.2,中断的处理过程,5.2.1,中断请求与中断屏蔽,,5.2.2,中断优先级排队,,5.2.3,中断响应,,5.2.4,中断处理,返回本章首页,处理一个中断的过程，就是

3、妥善处理以下一些基本问题的过程：,1）何时检查中断输入信号及其处理办法。,,2）如何把控制转给中断服务程序。,,3）如何保护和恢复中断的现场。,,4）如何识别中断源。,,5）如何识别优先级较高的中断。,,6）如何开放和关闭中断。,5.2.1,中断请求与中断屏蔽,1．中断请求的定义：,用某种信号通知,CPU,指明某台外设正在请求需要中断现行程序的执行。,,2．中断请求的条件,：第一、外设本身的准备工作已完成；第二、系统允许该外设发中断请求。,,3．中断屏蔽：,当此触发器在程序控制下，使触发器输出端置“1”时，允许中断（,EI），,若触发器输出端置“0”时，则关闭中断（,DI）。,返回本,节,5.

4、2.2 中断优先级排队,1．中断优先级：,当,CPU,正在处理中断时，能响应更高级别的中断请求，而屏蔽掉同级或较低级别的中断请求。,,,2．单级中断处理和多级中断处理,：单级中断处理不允许其他设备再中断,CPU,的程序；多级中断处理允许优先级高的中断打断优先级低的中断服务程序。,图,5-2,同时中断请求的处理方法,（,a,）,单级中断处理,（,b,）,多级中断处理,3．中断排队与中断源的识别,（,如图5-3~5-7所示）,,（1）程序查询识别（软件查询法）,,（,2,）单线串行顺序链识别（硬件查询法）,,（,3,）中断向量法识别,图,5-3,多级中断结构,,图,5-4,单级中断结构,图,5-

5、5,,程序查询识别中断方法,图5-6 串行顺序链识别中断方法,图,5-7,,向量中断示意图,返回本,节,5.2.3 中断响应,1．中断响应的方法,,（1）中断隐指令,,（2）中断矢量,2．中断响应的条件,,1）设置中断请求触发器，发出中断请求信号,,2）设置中断屏蔽触发器，当此触发器为“1”时，允许外设的中断请求才能被送出至,CPU。,,3）CPU,处于开中断状态。,,4）,CPU,在一条现行指令结束之后响应中断。,3．中断响应的过程,,1）发出中断响应信号。,,2）同时自动关中断，即置中断允许触发器,IF,为“0”。,,3）保存断点。,,4）保护现场。,,5）输入到中断服务程序逻辑的入口

6、地址。,返回本,节,5.2.4 中断处理,1．起始部分—保护现场,,2．主体部分—中断服务,,3．结尾部分—恢复现场,图5-8 中断服务程序框图与程序示例,返回本,节,5.3,IBM-PC,机中断系统结构,5.3.1 8086/8088,CPU,的中断结构体系,,5.3.2 8086/8088中断优先级别对中断源的管理,,5.3.3,IBM-PC/XT,的中断控制逻辑,,5.3.4,IBM-PC/AT,的中断控制逻辑,返回本章首页,5.3.1 8086/8088,CPU,的中断结构体系,图5-9 8086/8088的中断源,1,．内部中断,内部中断的特点是：,,1）是指令中指定的，

7、或隐含的，或是预定的。,,2）,CPU,不执行中断响应总线周期,INTA。,,3）,除单步中断外，其他内部中断的优先级都比外部中断的要高，都不能被屏蔽（禁止）。,,4）单步中断的优先级是所有中断里最低的，它可以用中断允许标志位,TF,置0来屏蔽。,2．外部硬件中断,（,1,）非屏蔽中断,NMI：,不受中断允许标志,IF,的影响，它总是被,CPU,接受的，,,（,2,）屏蔽中断,INTR：,是否响应,INTR,的请求，取决于中断允许标志位,IF,的状态。,3．中断类型号和中断向量表,中断类型号：对每种中断都指定一个中断类型号代码，从0～255，每一个中断类型号都可以与一个中断服务程序相对应。中断

8、服务程序存放在存储区域内，而中断服务程序的入口地址存在内存储器的中断向量表内。,,中断向量表：是中断类型号与它相应的中断服务程序入口地址之间的转换表。,图5-10 中断向量表,表,5-1,IBM PC,／,XT,机的中断类型号的安排（一）,表,5-2,IBM PC,／,XT,机的中断类型号的安排（二）,中断类型号,地址（,H,）,中断功能,中断类型号,地址（,H,）,中断功能,20,80-83,程序结束,26,98-9,B,绝对磁盘写,21,84-87,DOS,系统调用,27,9C-9F,程序结束，驻留内存,22,88-8,B,结束地址,28,A0-A3,DOS,内部使用,23,8C-8

9、F,中止处理,29～2,E,A4-BB,DOS,保留,24,90-93,错误处理,2F,BC-BF,DOS,内部使用,25,94-97,绝对磁盘读,30～3,F,C0-FF,DOS,保留,4．中断向量表的初始化,方法一：采用,DOS,系统功能调用。即,INT 21H,的25,H,号功能调用。,,方法二：将中断服务程序的入口地址直接装入中断向量表中。,返回本,节,5.3.2 8086/8088中断优先级别对中断源的管理,1．中断优先级别,中断源,优先级,除法错、,INT n，INT O,最高,NMI,↑,INTR,∣,单步（陷阱）,最低,表,5-3,中断优先级顺序,2．8086/8088对中断

10、源的采样,,有几条指令是在紧跟其后的一条指令也被执行完才去采样：,,1）对段寄存器的装入指令,,2）,STI,和,IRET,指令,,3）,WAIT,指令,,4）,HLT,指令,3．8086/8088中断处理过程,,1）将中断类型码乘4，指向中断向量表中的中断处理子程序的入口地址。,,2）保存,CPU,的状态。,,3）清除,IF,和,TF,的状态标志位。,,4）保存原来执行的主程序的中断点。,,5）转中断处理子程序入口地址。,,6）执行中断处理子程序。,,7）返回到被中断了的主程序的断点继续执行。,图,5-11,中断处理过程框,返回本,节,5.3.3,IBM-PC/XT,的中断控制逻辑,（1）内

11、部中断源：除法错引起的中断、溢出引起的中断、执行中断指令,INT（,包括,INT3,断点中断）引起的中断以及单步中断。,,（2）非屏蔽中断,NMI：,系统板上存储器奇偶校验错、,I/O,通道中的插件奇偶校验错、8087请求中断。,,（3）可屏蔽中断,INTR：,外部设备请求中断时，是通过,INTR,引脚向8088,CPU,请求屏蔽中断。,图5-12 中断控制逻辑电路如图,8259,输入,中断类型号,中断源,IRQ0,08,电子钟时间基准,IRQ1,09,键盘,IRQ2,0A,为用户保留,IRQ3,0B,异步通信：,COM2,IRQ4,0C,异步通信：,COM1,IRQ5,0D,硬盘,IRQ6

12、,0E,软盘,IRQ7,0F,并行打印机,表,5-4,IBM PC/XT,机中断源和中断类型号,返回本,节,5.3.4,IBM-PC/AT,的中断控制逻辑,IBM PC/AT,机的中断管理着三类中断源：,,（1）内部中断源,,（2）非屏蔽中断,NMI,,（3）,可屏蔽中断,INTR,图5-13,PC/AT,机两片8259级联硬件连接图,表,5-5,IBM PC/AT,机中断源和中断类型号,返回本,节,5.4,Intel 8259A,可编程中断控制器,5.4.1 8259,A,的框图和引脚,,5.4.2,中断触发方式和中断响应过程,,5.4.3,工作方式,,5.4.4 屏蔽中断源的方式,,5

13、.4.5 结束中断处理的方式,,5.4.6 中断级联方式,,5.4.7 8259,A,初始化命令字和操作方式命令字,返回本章首页,5.4.1 8259,A,的框图和引脚,1．功能及工作特点,,1）可用9片8259,A,来构成64级的主从式中断系统。,,2）每一级中断都可以屏蔽或允许。,,3）8259,A,可提供相应的中断向量，从而能迅速地转至中断服务程序。,,4）通过编程使8259,A,工作在多种不同的方式。,,5）工作时只需要一组+5,V,电源。,2．结构框图,图5-14 8259,A,的方框图,3．8259,A,的引脚,图5-15 8259,A,的引脚,4．8259,A,的工作

14、原理,,,第一个负脉冲到达时，8259,A,做到：,,1）使,IRR,的锁存功能失效。,,2）使当前中断服务寄存器,ISR,中的相应位置1。,,3）便,IRR,寄存器中的相应位清零。,,第二个负脉冲到达时，8259,A,完成：,,1）将中断类型寄存器中的内容,ICW2，,送到数据总线,的,D7～D0，CPU,将此作为中断类型码。,,2）第二个脉冲结束时，8259,A,会将第一个脉冲到来时设置的当前中断服务寄存器,ISR,的相应位清零。,5．8259,A,寄存器,及,I/O,端口的识别,表,5-6 8259,A,读写操作及地址,CS,RD,WR,A0,功能,8259,A,端口,PC/XT,机端

15、口,0,0,1,0,读IRR，ISR,偶地址,20,H,0,0,1,1,读IMR,奇地址,21,H,0,1,0,0,写ICW1，OCW2，OCW3,偶地址,20,H,0,1,0,1,写ICW2，ICW3，ICW4，OCW1,奇地址,21,H,0,1,1,×,无操作,,,,,1,×,×,×,无操作,,,,,返回本,节,5.4.2 中断触发方式和中断响应过程,1．中断触发方式,,（,1,）边沿触发方式,,（,2,）电平触发方式,,（,3,）中断查询方式,2．中断响应过程,,1）当它的一条或多条中断请求线（,IR7～IR0）,变为高电平时，它就使中断请求锁存器,IRR,相应的位置1。,,2）825

16、9,A,分析这些请求，它就向,CPU,发出高电平有效信号,INT，,请求中断服务。,,3）当前一条指令执行完毕，且,IF=1,时，,CPU,响应中断请求，进入中断响应总线周期。,4）8259,A,接到来自,CPU,的第一个脉冲，把允许中断的最高优先级请求位，置入服务寄存器,ISR，,并把,IRR,中对应的位清零。,,5）,CPU,在第二个总线周期，再次发出一个脉冲，8259,A,接到第二个脉冲，送出中断类型码，,CPU,读取该类型码。第二个中断响应周期，总线封锁撤销。,图5-16 中断响应总线周期时序,返回本,节,5.4.3 工作方式,1．一般完全嵌套方式,,2．特殊完全嵌套方式,,3．优

17、先级自动循环方式,,4．优先级特殊循环方式,返回本,节,5.4.4 屏蔽中断源的方式,1．普通屏蔽方式,,2．特殊屏蔽方式,返回本,节,5.4.5 结束中断处理的方式,1．中断自动结束方式,,2．一般的中断结束方式,,3．特殊的中断结束方式,返回本,节,5.4.6 中断级联方式,1．缓冲方式：,8259,A,通过总线驱动器和数据总线相连，这就是缓冲方式。,,2．非缓冲方式：,当系统中只有单片8259,A,时，一般将它直接与数据总线相连。,,图5-17 8259,A,缓冲方式下级连结构,图5-18 8259,A,非缓冲方式下级连结构,返回本,节,5.4.7 8259,A,初始化命令字

18、和操作方式命令字,1．初始化命令字,ICW,,（,1,）ICW1,,（,2,）ICW2,,（,3,）,ICW3,,（,4,）,ICW4,,（,5,）,初始化命令字的编程顺序,图5-19,ICW1,命令字,图5-20,ICW2,命令字,图5-21 主8259,A,的,ICW3,命令字,图5-23,ICW4,命令字,图5-24 8059,A,初始化命令字的顺序,返回本,节,5.5,中断程序举例,5.5.1,IBM-PC/XT,机对,8259,A,的初始化,,,5.5.2,IBM-PC/AT,机对,8259,A,的初始化,返回本章首页,5.5.1,IBM-PC/XT,机对,8259,A,的初始

19、化,（,1,）初始化编程,,1,）工作在8086/8088系统、单片8259,A、,边沿触发方式。,,2,）中断向量初始值为08,H（IRQ0，,电子钟中断向量）。,,3,）中断服务结束时，用常规的中断结束命令，固定优先权级别。,（,2,）中断屏蔽,,1,）屏蔽所有中断,,2,）屏蔽某中断源使其不发中断请求,,3,）中断查询,,4,）中断结束命令字,返回本,节,5.5.2,IBM-PC/AT,机对8259,A,的初始化,（1）初始化8259,A,主片,MOV AL，11H ；ICW1,边沿触发，级连，有,ICW4,,OUT 20H，AL,,JMP SHORL$+2 ；I/O,端口

20、的延时要求,,MOV AL，08H ；ICW2,中断类型号的初值为08,H,,OUT 21H，AL,,MOV AL，04H ；04=00000100B OCW3,从片,INT,接主片,IR2,,OUT 21H，AL,,JMP SHORL$+2 ；I/O,端口的延时要求,,MOV AL，09H ；ICW4 8086,系统，非自动,EOI，,非缓冲，,,；特殊完全嵌套,,OUT 21H，AL,（2）初始化8259,A,从片,MOV AL，11H ；ICW1,边沿触发，级连，有,ICW4,,OUT 0A0H，AL,,JMP SHORL$+2 ；I/O,端口的延时要求,,MOV AL，70H ；ICW2,中断类型号的初值为70,H,,OUT 0A1H，AL,,MOV AL，02H ； OCW3,从片,INT,接主片,IR2,,OUT 0A1H，AL,,JMP SHORL$+2 ；I/O,端口的延时要求,,MOV AL，01H ；ICW4 8086,系统，非自动,EOI，,非缓冲，,,；一般完全嵌套,OUT 0A1H，AL,返回本,节,THANK YOU VERY MUCH ！,本章到此结束，,,谢谢您的光临！,返回本章首页,结 束,放映,