qs微机原理第08章.pdf

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1、第八章中断系统BUPT主要内容¢中断的基本概念¢8086/8088CPU的中断系统¢8259A的中断工作过程和工作方式¢中断服务程序的编写6学时8.1中断的基本概念BUPT一、问题的提出早期的计算机没有中断系统。那时CPU和外设之间的信息交换是通过程序查询方式传递的。CPU需要不断查询外设的状态，实现信息交换。现在的CPU工作速度很快，CPU启动外设输入/输出一字节的数据，通常只执行一、两条指令，仅需微秒级的时间，而外设的工作速度一般在毫秒级以上。所以，CPU和外设之间交换信息采用程序查询方式，会使得CPU的大部分时间都浪费在反复查询上。为了解决“快速CPU”与“慢速外设”之

2、间速度不匹配问题，一方面要提高外设的工作速度，另一方面，发展了中断的概念。二、中断、中断系统、中断源和中断分类1、中断：是指计算机的CPU暂时中止它正在执行的主BUPT程序，转去执行请求中断的那个外设或事件的中断服务（处理）程序，待处理完后，又返回到被中止了的程序。2、中断系统：计算机所具有的上述功能，称为中断功能。为了实现中断功能而设置的各种硬件和软件统称为中断系统。3、中断源：引起中断的原因或发出中断申请的来源，称为中断源。有以下几种：（1）一般的输入/输出设备，如键盘，打印机（2）数据通道中断源，如磁盘（3）软件设置的中断源，如程序中的中断指令INTn（4）故障请求中断

3、源，如电源掉电、运算溢出（5）为调试程序而设置的中断源，如断点或单步执行方式.4、中断分类中断分外部中断和内部中断两大类；其中外部中断BUPT分为两类：⑴可屏蔽中断INTR，由标志寄存器中的IF位控制；⑵不可屏蔽中断NMI，不受IF位控制三、中断系统的功能1、实现中断和返回：当某一中断源发出中断申请时，若CPU响应该请求，则在现行指令执行完后，保存断点/标志，然后转到需要处理的中断源的中断服务程序入口，同时清除中断请求触发器。当中断处理结束后，恢复断点/标志，使CPU返回，继续执行主程序。8.1中断的基本概念BUPT2、能实现优先权排队：设计者事先根据任务的轻重缓急，给每个中

4、断源确定一个中断优先权级别，当多个中断源同时发出中断申请时，先响应级别高的再响应级别低的中断申请。3、高级中断源能中断低级的中断处理：类似于子程序嵌套。当前正在执行中断服务子程序，又发生了新的中断请求，如果新的中断请求比正在处理的中断源同级或更低级，则CPU就先不响应新的中断请求，直至正在处理的中断服务程序执行完后，才去处理新的中断请求。8.1中断的基本概念BUPT四、中断处理过程1、CPU响应中断的条件(1)设置中断请求触发器：每一个中断源，要能发出中断请求信号，且这个信号能保持着，直到CPU响应这个中断后，才可清除中断请求。所以要求每一个中断源有一个中断请求触发器。(2)

5、设置中断屏蔽触发器：在实际系统中往往是多中断源，为了灵活控制，在每个外设的接口电路中增加一个中断屏蔽触发器，只有该触发器为1时，外设的中断才能被送至CPU8.1中断的基本概念BUPT具有中断请求与中断屏蔽的接口电路8.1中断的基本概念BUPT(3)对可屏蔽中断：CPU需开放中断，即CPU内部设置的中断允许触发器=1，此触发器可用开中断指令（STI)置1，用关中断指令(CLI)清0。实际上就是标志寄存器中的IF位=1，表示开放可屏蔽中断。8.1中断的基本概念BUPT(4)无总线请求：别的微处理器或DMAC没有发出总总线请求信号。(5)对可屏蔽中断:无非屏蔽中断请求。(6)CPU

6、在现行指令结束后响应中断:中断源向CPU发中断请求是随机的，大多数CPU在现行指令周期结束时检测有无中断请求。8086CPU在每条指令的最后一个机器周期的最后一个时钟周期检测中断请求信号输入线INTR。2、CPU对中断的响应过程满足前述条件，即转入中断周期：BUPT1）关中断：CPU发出中断响应信号的同时，自动关中断。2）保存断点：硬件自动完成。3）给出中断入口地址：由中断矢量形成，自动完成。4）保护现场：把各寄存器的内容入栈保存，在中断服务子程序中完成。5）开中断：（如果允许中断嵌套）5）执行中断服务程序5）关中断：（如果允许中断嵌套）6）恢复现场；把先前压栈的寄存器恢复7

7、）开中断与返回：执行IRET指令，自动完成可屏蔽中断时序流程图可屏蔽中断响应服务及返回流程图BUPT中断服务程序IRET指令8.1中断的基本概念BUPT中断的工作过程可分为五大步骤：即中断请求、中断判优、中断响应、中断服务和中断返回。五、中断优先权当系统中有多个设备同时提出中断请求时，就有一个该响应谁的问题，也就是一个优先级的问题，解决优先级的问题一般可有三种方法：¢软件查询法、¢简单硬件方法¢专用硬件方法．8.1中断的基本概念BUPT①软件查询法只需有简单的硬件电路，如将A、B、C三台设备的中断请求信