第5章中断技术.ppt

《第5章中断技术.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第5章中断技术.ppt（48页珍藏版）》请在优知文库上搜索。

1、v中断的基本概念中断的基本概念v中断系统中断系统vPC机中断系统机中断系统v可编程中断控制器可编程中断控制器8259ACPU获取外部设备获取外部设备的方式：的方式：查询方式查询方式中断方式中断方式CPU数据缓冲器件数据缓冲器件外设外设7外设外设6外设外设5外设外设0事务处理请求事务处理请求1:无无0:有有逻辑与门逻辑与门INTR查询方式查询方式中断方式中断方式重复查询：重复查询：开始开始读缓冲器的值读缓冲器的值有请求有请求请求处理请求处理请求处理请求处理请求处理请求处理760执行其他任务执行其他任务否否是是1.查询请求来源2.程序跳转查询方式：按序依次检查外设对应的状态变化，依据预先查询方式：

2、按序依次检查外设对应的状态变化，依据预先设定的规则，判断有无事务处理请求，有则执行事务处理，设定的规则，判断有无事务处理请求，有则执行事务处理，无则继续。无则继续。&0 00 00 0244244245245等等数据总线数据总线地址总线地址总线控制总线控制总线中断信号中断信号优点：简单优点：简单缺点：加重缺点：加重CPU负担负担 浪费计算资源浪费计算资源什么是程序？什么是程序？计算机如何执行程序？计算机如何执行程序？什么是程序的入口地址？什么是程序的入口地址？如何找到程序的如口地址？如何找到程序的如口地址？事务处理事务处理 就是就是 执行执行事务处理请求事务处理请求中断请求信号中断请求信号事务

3、处理程序事务处理程序中断服务程序中断服务程序事务处理程序入口事务处理程序入口中断服务程序入口中断服务程序入口(中断向量中断向量)中断请求中断请求中断响应中断响应中断识别中断识别中断处理中断处理中断返回中断返回CPU在正常运行程序时，由于内部在正常运行程序时，由于内部/外部事件或由程序预先安排外部事件或由程序预先安排的事件，引起的事件，引起CPU中断正在运行的程序，而转达到为内部中断正在运行的程序，而转达到为内部/外部外部事件或为预先安排的事件服务的程序中去。服务完毕，再返回事件或为预先安排的事件服务的程序中去。服务完毕，再返回去继续执行被暂中断的程序。去继续执行被暂中断的程序。程序状态及程序断

4、点地址的进栈及出栈。程序状态及程序断点地址的进栈及出栈。中断请求中断请求中断响应中断响应中断服务中断服务中断结束中断结束中断处理中断处理发出中断请求的外部设备或引起中断的内部原因称为中断源。发出中断请求的外部设备或引起中断的内部原因称为中断源。外设中断外设中断指令中断指令中断程序性中断程序性中断硬件故障中断硬件故障中断内部中断内部中断外部中断外部中断异常中断异常中断软件中断软件中断可屏蔽中断可屏蔽中断非屏蔽中断非屏蔽中断异常事件引起异常事件引起中断指令引起中断指令引起INTR中断中断NMI中断中断获取中断服务程序入口地址的方法。获取中断服务程序入口地址的方法。软件查询（轮询）法软件查询（轮询）

5、法 软件查询，入口地址固定，子程序调用软件查询，入口地址固定，子程序调用中断向量法中断向量法中断源与中断中断源与中断(类型类型)号号中断号与中断向量中断号与中断向量中断向量与中断向量表中断向量与中断向量表并发中断（中断嵌套）的处理技术并发中断（中断嵌套）的处理技术 当有多个中断源同时请求时，当有多个中断源同时请求时，CPU就要识别出是哪些中就要识别出是哪些中断源有中断请求，辨别和比较它们的优先权（断源有中断请求，辨别和比较它们的优先权（Priority），先），先响应优先权级别最高的中断申请。另外，当响应优先权级别最高的中断申请。另外，当CPU正在处理中正在处理中断时，也要能响应更高级的中断申

6、请，而屏蔽掉同级或较低级断时，也要能响应更高级的中断申请，而屏蔽掉同级或较低级的中断请求。的中断请求。要判别和确定各个中断源的中断优先权，可以用软件和要判别和确定各个中断源的中断优先权，可以用软件和硬件两种方法。硬件两种方法。软件采用查询技术。当软件采用查询技术。当CPU响应中断后，就用软件查询响应中断后，就用软件查询以确定是哪些外设申请中断，并判断它们的优先权。以确定是哪些外设申请中断，并判断它们的优先权。中断嵌套中断嵌套v对同时产生的中断：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，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则按先来先服务的原则v对非

7、同时产生的中断：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低优先级的中断程序允许被高优先级的中断源所中断中断 按机器故障、按机器故障、DMA、外围硬件、软件递减。、外围硬件、软件递减。CPU专用专用DMA外围硬件外围硬件BIOSDOS自由自由 即基本按中断向量表排序。即基本按中断向量表排序。外围硬件一般可由用户修改其优先权。外围硬件一般可由用户修改其优先权。执行中断服务程序执行中断服务程序软件现场保护软件现场保护（关键关键/使用的寄存器值入堆栈使用的寄存器值入堆栈）事务处理程序事务处理程序软件现场恢复软件现场恢复（从堆栈中恢复关键从堆栈中恢复关键/使用寄存器的值使用寄存器的

8、值）中断系统应具有如下功能：中断系统应具有如下功能：（1）实现中断及返回）实现中断及返回（2）能实现优先权排队）能实现优先权排队（3）中断嵌套处理）中断嵌套处理IBM PC/XT中有三种类型的中断：中有三种类型的中断：（1）内部中断，即软件中断。包括被零除、单步、溢出）内部中断，即软件中断。包括被零除、单步、溢出和中断指令（包括断点中断）等。这是由和中断指令（包括断点中断）等。这是由 8086执行指令执行指令产生的中断。产生的中断。（2）非屏蔽中断）非屏蔽中断NMI。在。在IBM PC/XT中若存储器的读写中若存储器的读写奇偶校验错，或者是由奇偶校验错，或者是由8087的异常状态产生的中断都送

9、的异常状态产生的中断都送至至8086的的NMI输入端要求处理。输入端要求处理。（3）可屏蔽中断）可屏蔽中断INTR。这是由外部设备通过一片。这是由外部设备通过一片8259A产生的中断请求。产生的中断请求。除法错中断除法错中断溢出中断溢出中断单步中断单步中断软件中断软件中断非屏蔽中断非屏蔽中断可屏蔽中断可屏蔽中断256个中个中断源断源内部中断内部中断外部中断外部中断l存放各类中断的中断服务存放各类中断的中断服务程序的入口地址程序的入口地址l每个入口占用每个入口占用4 Bytes4 Bytes，低，低字为段内偏移，高字为段基字为段内偏移，高字为段基址址l表的地址位于内存的表的地址位于内存的0000

10、0H00000H003FFH003FFH，大小为，大小为1KB1KB，共，共256256个入口个入口11非屏蔽中断非屏蔽中断出现在出现在NMI线上的中断请求，不受标志位线上的中断请求，不受标志位IF的影响，的影响，在当前指令执行完以后，在当前指令执行完以后，CPU就响应。就响应。22可屏蔽中断可屏蔽中断 出现在出现在INTR线上的请求信号是电平触发的，它的出线上的请求信号是电平触发的，它的出现是异步的，在现是异步的，在CPU内部是由内部是由CLK的上升沿来同步的。在的上升沿来同步的。在INTR线上的中断请求信号（即有效的高电平）必须保持线上的中断请求信号（即有效的高电平）必须保持到当前指令的结

11、束。到当前指令的结束。中断号功 能中断号功 能20H返回DOS21HDOS功能调用23HCtrl+Break处理24HDOS严重错误33H鼠标中断2FH31HDOS保护方式接口BIOS、DOS、自由中断的汇编调用方式：、自由中断的汇编调用方式：功能说明功能说明外部特性外部特性内部特性内部特性工作方式工作方式初始化初始化应用示例应用示例优先级排队管理：优先级排队管理：（完全嵌套、循环优先级、特定屏蔽）（完全嵌套、循环优先级、特定屏蔽）接受和扩充外部设备的中断请求接受和扩充外部设备的中断请求（864）提供中断类型号提供中断类型号（可编程控制）（可编程控制）进行中断请求的屏蔽和开放进行中断请求的屏蔽

12、和开放（8、15或更多，向量或更多，向量/查询查询 中断）中断）DB0DB7；IR0IR7；CS；RD、WR、A0；SP/EN、CAS0CAS2。INT、INTA；内 部 数 据 总 线 内部控制逻辑 控制电路 初始化命令 寄存器组 操作命令 寄存器组 当前中断服务程序 ISR 中断优先级分析器 RP 中断请求寄存器 IRR 中断屏蔽寄存器 IMR 数据 总线 缓冲 器 读写 控制 逻辑 级连 缓冲 比较 INTA INT D7 D0 RD WR A0 IR0 CS SP/EN IR7 CAS0 CAS1 CAS2&INTISR编码编码中断请求优先级编码器中断请求优先级编码器中断请求寄存器中断

13、请求寄存器IRRIR0IR7&中断屏蔽寄存器中断屏蔽寄存器IMRD0D71比比较较器器 B0B1B2ABA0A1A21.中断触发方式中断触发方式边沿触发边沿触发(0-1)、电平触发、电平触发(1)、中断查询、中断查询2.连接系统总线的方式连接系统总线的方式缓冲方式、非缓冲方式缓冲方式、非缓冲方式3.屏蔽中断源的方式屏蔽中断源的方式通常屏蔽、特殊屏蔽通常屏蔽、特殊屏蔽4.优先级排队的方式优先级排队的方式全嵌套、特殊全嵌套全嵌套、特殊全嵌套(常用于多片级联时常用于多片级联时)、自动轮换、指定轮换自动轮换、指定轮换5.结束中断的处理方式结束中断的处理方式自动结束、非自动结束自动结束、非自动结束7个命

14、令和个命令和2个命令端口个命令端口命令字定点分配命令端口地址命令字定点分配命令端口地址+按序写命令按序写命令端口地址分配表端口地址分配表请求触发方式设置及片数选择命令请求触发方式设置及片数选择命令附加操作：复位芯片附加操作：复位芯片(清除清除IMR，完全嵌套，完全嵌套，IR0最高最高)如果如果ICW2为为08H，则，则 IR3的中断类型号（中断向量）为的中断类型号（中断向量）为08H+03H=0BH中断类型号设置命令中断类型号设置命令级联的结构形式级联的结构形式主片：主片：S7S0分别对应相应的分别对应相应的IR号的引脚，为号的引脚，为1的位对应的引的位对应的引脚接有从片；脚接有从片；从片：从

15、片：ID2ID1的编号是该从片接到主片的的编号是该从片接到主片的IR引脚的引脚的IR号。号。主从片设置命令主从片设置命令 主片请求：与非级联一致。主片请求：与非级联一致。从片请求：与非级联一致，但其从片请求：与非级联一致，但其INT送到主片，服从主片的送到主片，服从主片的请求规则。请求规则。从片响应：通过从片响应：通过CAS线译码，选中时在收到第二个线译码，选中时在收到第二个INTA后，后，返回中断类型号。返回中断类型号。主片响应：收到第一个主片响应：收到第一个INTA后，对从片的后，对从片的IR请求，在第一请求，在第一个个INTA下降沿从下降沿从CAS线送出该线送出该IR编码；否则，在第二个

16、编码；否则，在第二个INTA返回中断类型号。返回中断类型号。级联方式的中断请求及响应过程级联方式的中断请求及响应过程用于用于8位位(0)/16位位(1)微机；微机；非中断自动结束非中断自动结束(0)/自动结束自动结束(1)方式；方式；缓冲方式缓冲方式(D3=1)时的主从片级联位置设置，时的主从片级联位置设置，从片从片(0)/主片主片(1)；非缓冲非缓冲(0)/缓冲缓冲(1)方式；方式；全嵌套全嵌套(0)/特殊全嵌套特殊全嵌套(1)方式。方式。特殊完全嵌套、缓冲方式、中断结束方式设置命令特殊完全嵌套、缓冲方式、中断结束方式设置命令开始 初始化 ICW1 初始化 ICW2 是否用级连方式？初始化 ICW3 是否用 ICW4？初始化 ICW4 准备接近中断请求 结束 Y Y Y N N 通常中断屏蔽设置通常中断屏蔽设置 D4D3=00；结束方式和优先权轮转管理；结束方式和优先权轮转管理；非自动非自动不指定不指定；非自动非自动指定指定。D7=0，优先权固定；，优先权固定；D7=1，优先权轮转。，优先权轮转。P RR RIS功能 应用 0 1 0读取IRR内容OUT 20H，0AHIN AL，2