6.4 中断技术 中断基本概念 中断的一般过程 8086/8088中断系统 8259介绍一、中断基本概念 1.实现CPU 与外设的并行工作，提高了 CPU 的效率。NYREADY？输入状态信息输入数据查询方式的数据输入 中断方式的数据输入外设请求 中断 INTR有效主程序中断服务程序输入 数据外设准备数据所谓中断，是指这样一个过程：当CPU正在执行程序过程中，由于某一突然事件的发生，暂时中止正在执行的程序，转去处理突然发生的事件（执行中断服务程序），处理完毕，再返回原来被中止的程序继续运行。中断申请主程序中断服 务程序返 回中断示意图2 中断定义 引起CPU中断的事件中断源。例如： w 数据传送请求输入输出数据，报告故障等 w 事故处理掉电、硬件故障、软件错误、非法操作 、定时时间到等 中断源分为：外部中断、内部中断 w 内部中断：CPU内部执行程序时自身产生的中断 w 外部中断：CPU以外的设备、部件产生的中断 8086/8088的外部中断信号：INTR、NMI w INTR可屏蔽中断请求，高电平有效，受IF标志的 控制。IF=1时，执行完当前指令后CPU对它作出响应 。 w NMI非屏蔽中断请求，上升沿有效，任何时候 CPU都要响应此中断请求信号。中断类型（回顾）二、中断过程 五个步骤： w 中断请求 w 中断判优(有时还要进行中断源识别)w 中断响应 w 中断服务 w 中断返回以下以外部中断为主介绍这五个步骤。1）中断请求外设接口（中断源）发出中断请求信号，送到CPU 的INTR或NMI引脚；中断请求信号：边沿请求，电平请求 例如，NMI为边沿请求，INTR为电平请求 中断请求信号应保持到中断被处理为止； CPU响应中断后，中断请求信号应及时撤销。2.1）中断源识别计算机中的中断源有很多，CPU必须识别是 哪一个设备产生中断。识别中断源有两个方 法：1、软件查询（查询中断）。IN ALIPORT；从输入接口取中断信息 TEST AL，80H；是0号设备请求吗? JNZ SEVO；是，转0号设备服务程序 TEST AL40H；否，是1号设备请求吗? JNZ SEVl；是，转1号设备服务程序 TEST AL20H；否，是2号设备请求吗? JNZ SEV2；是，转2号设备服务程序 TEST AL10H；否，是3号设备请求吗? JNZ SEV3；是，转3号设备服务程序条件传送查询中断？查询中断没有浪费CPU资源缺点：低级别的中断反映慢！(二)、矢量中断 中断申请信号 INTR和中断响应信 号INTA是一对握手 信号。要求外设提 供中断类型号。中断矢量8086/8088使用INTA的第二个总线 周期读入中断矢量 。教材图6-22矢量中断 CSTINTA信号2.2）中断判优多个中断源产生中断，CPU首先为谁服务？ 中断优先级排队问题。 中断优先级的控制方法 硬件判优链式判优、并行判优（中断向量法 ） 软件判优顺序查询中断请求，先查询的先服 务（即先查询的优先级别高） 通常将中断判优与中断源识别合并在一起进行处理 。 x86系统中，这项任务由PIC8259和CPU共同完 成。链式判优电路原理图（教材图6.18） INTAinCPUINTAINTR外设1外设2外设接口1菊花链 逻辑电路外设接口2外设3外设接口31菊花链 逻辑电路菊花链 逻辑电路IREQIREQIREQ中断确认INTAinINTAin中断确认中断确认菊花链逻辑电路INTAinIREQINTR&=11 INTAoutDB三态门中 断 向 量 码E外设接口中断确认菊花链 逻辑电路3）中断响应在每条指令的最后一个时钟周期，CPU检测 INTR或NMI信号。若以下条件成立，则CPU 响应中断： 对INTR，CPU被允许中断，即IF=1； 当前指令执行完。对INTR，还应满足以下条件 当前指令是STI和IRET，则下条指令也要执行完。 无总线请求。 (HOLD)信号和复位(RESET) 。-若NMI和 INTR 同时发生，则首先响应NMI。响应中断的条件3）中断响应（续）CPU中断响应时，要做下述五项工作： 向中断源发出INTA中断响应信号；获得向量。 硬件现场保护PSW（FLAGS） 关中断IF=0； 断点保护和CS、IP。这主要是保证中断结束后 能返回被中断的程序。 获得中断服务程序首地址（入口）。 如何得到中断处理程序的首地址？ 固定入口法-单片机 中断向量法常用4）中断处理（中断服务）中断服务子程序特点 为”远”过程或“过程”（类型为FAR或NEAR） 要用IRET指令返回 中断服务子程序要做的工作 保护现场(PUSH regs) 开中断(STI) 进行中断处理 关中断（CLI） 恢复现场(POP regs) 中断返回(IRET) push ax；1、保护现场 push bx sti；2、开中断 ；3、中断处理 cli；4、关中断 pop bx；5、恢复现场 pop ax sti；6、开中断和中断返回 iretInt_48H PROC FAR5）中断返回执行中断返回指令IRET IRET指令将使CPU把堆栈内保存的断点信息弹 出到IP、CS和FLAG中，保证被中断的程序从断 点处能够继续往下执行。IPL IPH CSL CSH FLAGL FLAGHSPIPL IPH CSL CSH FLAGL FLAGH SPIPCSFLAG进入中 断服务 程序时中断返回后三、8086中断系统INT n 指令 中断逻辑非屏蔽中断请求中断 控制系统 （8259A）断点INTO 指令单步 中断除数为 0中断 可屏蔽 中断请求NMI INTR硬件中断软件中断1、中断类型8086能 处理256种中断，分为两大 类：外部中断 和内部中断。 其中断分类如 右图8086的中断分类0124与中断有关的控制线为：NMI、INTR、INTA# 8088系统的中断源 内部中断 除法溢出：类型号0，商大于目的操作数所能表达的范围时产生 。 单步中断：类型号1，TF=1时产生（当前指令需执行完） 断点中断：类型号3，这是一个软件中断，即INT 3指令。 溢出中断：类型号4，这是一个软件中断，即INTO指令。 软件中断：即INT n指令，类型号n(0-32)。 外部中断 非屏蔽中断NMI：类型号2，不可用软件屏蔽，CPU必须响应它 。 可屏蔽中断INTR：类型号由PIC提供。IF=1时CPU才能响应。n8088系统采用中断类型码来识别不同的 中断源，每个中断源都有一个与它相对应 的中断类型码 。n溢出、断点、除法溢出、单步、非屏蔽中 断的类型码为固定值n软件中断的类型码由指令给出n可屏蔽中断的类型码由8259给出中断矢量的获取？w 外部中断和 INT n 之间的关系结合中断指令INT n，我们可以这样理 解外部中断：当外部中断源发中断给CPU时 ，如果CPU满足一定的条件，处于开中断状 态，CPU就可以响应中断，这时外设在CPU 正在执行指令与其下一个指令之间，等效 “插入”了一个INT n指令，这里的n就是 外设提供的中断类型号。中断服务程序调试非常简单！1、内部中断可以预测（除法中断除外）、内部中断不受IF的影响、内部中断不需要执行从外部获得矢量2、中断向量表：中断服务子程序的入口地址从00000H到003FFH区 域，大小为1K空间,共 256个中断向量。每个入口地址占用4个 字节,低字为段内偏移 ，高字为段基址根据中断类型号获得 中断服务程序入口 4n 。中断向量统一管理中断类型号和中断服务子程序的入口地 址之间的关系：例 INT 12H在中断矢量表中的物理地址？INT 8中断服务程序首地址在中断矢量表中的物理地址 ?48H 20H中断向量表的初始化初始化将中断服务程序的入口地址放入 向量表例：中断类型码为48H的中断处理子程序的 名字为int48h，编写程序段将该中断处理子程 序的入口地址放入向量表。若外设的中断类型号为6BH，设中断服务程序段 地址是1000H，偏移地址为2000H。设置中断向 量表CLIMOV AX,，0MOV DS，AX；置数据段段基地址为0MOV AX，2000HMOV 6BH*4, AX；对偏移地址为01AC的单元 MOV AX1000H；送双字 MOV 6BH*4+2l, AX STI例1 若外设的中断类型号为6BH，则此中断类 型号对应的中断矢量表地址为从00lACH开始的 四个存储单元设中断服务程序段地址是 1000H，偏移地址为2000H。 中断向量表的初始化CLIMOV AX，0MOV DS，AXMOV SI，48H*4MOV AX，OFFSET int48hMOV SI，AXMOV AX，SEG int48hMOV SI+2，AXSTI、8086/8088 CPU的中断响应过程 内部中断响应过程 无INTA#周期 中断类型码固定或由指令给出 响应过程主要步骤： PUSH FLAG IF=0 PUSH CS、PUSH IP 取中断向量送入IP和CS中断响应过程（续）外部中断响应过程 非屏蔽中断，与内部中断响应过程类似 可屏蔽中断(时序见教材图6.24) INTA#（1），PIC进行优先级排队判优处理INTA#（2），PIC把中断类型码放到DB上，CPU读入 PUSH FLAG IF=0 PUSH CS、 PUSH IP 取中断向量送入IP和CS与内部中断一样8088系统中各中断的优先级优先级从高到低顺序如下： 内部中断 NMI INTR单步中断8086/8088的中断响应过程完成当前指令内部中断NMIINTRTF=1执行下一条指令IF=1响应中断 读类型码标志入栈调服务程序CS、IP入栈IF、TF=0令TEMP=TF又有NMITEMP=1执行服务程序CS、IP出栈标志出栈返回被中断程序YNNNNYYYYNNYYN 单步O1 I1O2 I2O3 I3O4 I4 #E1 K0GG2AG2B C B A+74LS244D0 Q0| Q1 D7 Q2Q3Q4 CP Q5 Q6Q7a b c d e f g DP74068个 反相器74LS273Rx8+74LS138D0D7IOW#IOR#Y0Y1&+A7A4A15A8A3 A2 A1 A0D0D1D2D3译码电路+5V7 4 L S 2 4 5D QCLK RDA7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0+5V中断申请接CPU的D7D0INTAINTR当开关的状态为闭合时，在数码管显示“0”；当开关 为打开时，数码管显示“1”。查询方式相应程序段如下：NEST:MOV DX, 0F1H；状态接口的地址为F1H INAL, DX；读入开关状态 TEST AL, 01 ；测试位 MOV AL, 06HJz DISP；断开显示1 MOV AL, 3FH ；闭合显示0 DISP：MOV DX, 0F0H；数据接口的地址为F0H OUTDX, AL JMPNEST当开关的状态为闭合时，在数码管显示“0”；当开关 为打开时，数码管显示“1”。查询方式相应程序段如下：读取输入口D0状态打开输出 “1” 闭合输出 “0”当开关的状态为闭合时，在数码管显示“0”；当开关 为打开时，数码管显示“1”。中断方式相应程序段如下：读取输入口D0状态打开输出 “1”闭合输出 “0”IRET当开关的状态为闭合时，在数码管显示“0”；当开关 为打开时，数码管显示“1”。中断方式相应服务程序段如下： INT1 PRO NEARMOV AL,3FHMOV DX,0F0HOUT DX,AL LOP: MOV DX, 0F1H；