微机原理与接口技术 毛红旗 第8-10章

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1、第8章中断系统本章要求中断技术使整个计算机系统的工作效率大大提高，其应用大大简化了计算机应用中软件编程的工作。掌握PC机中采用的中断规定及其实现，主要对其应用做深入的了解，从给出的实例中，体会有关中断系统知识的综合应用。特别是中断控制器8259A芯片的结构、功能、工作方式及应用等具体内容，更应很好地把握。学习重点PC机中断的分类、中断向量表；8259芯片的结构、功能、工作方式；8259初始化及应用等。中断系统是微型计算机系统的重要组成部分。在微型计算机中，为了提高CPU的工作效率，使系统具有实时功能，设置了中断系

2、统。8.1中断的基本概念中断是微机系统重要的功能之一，其主要目的是当系统出现一些紧急情况，需要暂停正常程序运行，转入相应的中断处理程序。中断服务完毕后，CPU又返回继续执行它原来的任务，即从原断点处继续执行程序，这个过程称为中断。1、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。可分为硬件中断和软件中断两类中断源。常见的中断源有：①外设中断：系统外部设备要求与CPU交换信息而产生的中断。②指令中断：由指令系统提供的中断指令的执行所引起的中断。如调用I/O设备的BIOS以及DOS系统功能的中断指令。③

3、程序性中断：由于程序编制错误而在运行时所产生的中断。如溢出中断、非法除数中断、地址越界中断等。④硬件故障中断：机器在运行过程中，硬件出现偶然性或固定性的错误而引起的中断。如奇偶校验错中断、电源故障等。2、中断识别当CPU响应外部中断时，只知道有外部中断源请求中断服务，但并不知道是哪一个中断源。因此，CPU需要找到是哪一个中断源发出的中断请求，这就是所谓的中断识别。中断识别的目的是要获取该中断源的中断服务程序的入口地址，CPU将此地址置入CS:IP寄存器，从而实现程序的转移。CPU识别中断的方法有两种：①向量中断法

4、：由中断向量来指示中断服务程序的入口地址。例如，CPU在中断响应周期中由中断控制器通过数据总线所提供的中断类型号来确定中断源。②查询中断法：采用软件或硬件（如串行顺序链电路）查询技术来确定发出中断请求的中断源。3、中断传送方式的特点①CPU与外设在大部分时间内并行工作，有效地提高了计算机的效率。CPU启动外设后，可继续执行主程序，而不必去查询外设的工作状态，从而使两者并行工作。等外设将数据准备好后，再主动申请中断CPU的工作，请求服务。②具有实时响应能力，可适用于实时控制场合。此时，外部中断源始终处于主动地位，随

5、时可请求CPU为其服务。可保证实时控制中现场的许多实时信息随时得到响应。③及时处理异常情况，提高计算机的可靠性。计算机在运行过程中，往往可能出现一些意想不到的情况或发生一些故障，利用中断功能就可以及时进行处理。中断方式同程序查询方式相比，硬件结构相对复杂一些，服务开销时间也较大。但其最大的特点就是CPU效率较高，并且具有实时响应能力。4、中断功能中断的过程可归结为：中断请求、中断判优、中断响应、中断处理和中断返回。因此，中断系统应具有以下功能：①能响应中断源提出的请求，为其进行中断服务并返回中断源包括I/O设备、

6、实时钟、故障源及软件中断等，这些可引起中断的事件一旦需要CPU为其服务时，就向CPU发出请求，CPU一般在当前指令执行完，且状态为允许中断的情况下响应请求。并且硬件会自动关中断（为防止在保留断点和程序转移过程中又有新的中断请求发生）、保留断点、转到相应的中断处理程序入口处。然后执行中断处理程序，由软件完成中断服务。中断处理程序结束，执行返回指令返回断点，继续执行原程序。要自动转到相应的中断处理程序入口处，就有一个中断源识别问题。只有识别出请求中断的中断源，才能正确地转到相应的中断处理程序处。常用的识别方法有软件识

7、别法和硬件识别法。软件识别法就是在中断响应后，首先进入查询中断源的子程序，由指令逐个查询中断源的状态位，判别是哪个设备发出中断请求。软件判别法响应速度慢，不能满足实时系统的要求，基本上不使用。硬件判别法是指向量中断。每一个中断源对应一个中断类型码（中断向量），不同的中断源就有不同的中断向量。中断源在申请中断的同时，向CPU提供各自的中断类型码，CPU在中断响应期间读取该向量，转到相应的中断处理程序。②能进行中断优先级判别在多个中断源的中断系统中，几个中断源可能同时提出中断请求，此时就要有一个优先级别的问题，即CP

8、U应该首先响应哪一个中断源及响应的次序。所谓中断优先级就是按中断源的轻重缓急作一个排队，优先级高的先给予响应。③能实现中断嵌套接口可利用优先级排队电路或优先级编码器支持中断嵌套功能，但CPU是否支持还取决于中断处理程序的编制。对于单级中断，CPU响应中断后就自动关闭了中断，在中断处理程序结束，返回前才由指令开中断。但对于允许中断嵌套的多级中断来说，则必须在中断处理程序保护