微机原理-2.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,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,引起,CPU,中断的事件,中断源。例如：,数据传送,请求输入输出数据，报告故障等,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,内部中断：,CPU,内部执行程序时自身产生的中断,外部中断：,CPU,以外的设备产生的中断,（数据传送）,8086/8088,的外部中断信号：,INTR、NMI,INTR,可屏蔽中断请求，高电平有效，受,IF,标志的控制。执行完当前指令后,CPU,对它作出响应,INTA。,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（回顾）,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。,N,Y,READY,？,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,外部中断引起的数据交换！,二、中断过程,五个步骤：,中断请求,中断识别和判优,中断响应处理,中断服务,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,）中断源识别和判优,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,CS,T,INTA,信号,简单的中断号编码装置,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,）,INTA,in,CPU,INTA,INTR,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,3,1,菊花链,逻辑电路,菊花链,逻辑电路,IREQ,IREQ,IREQ,中断确认,INTA,in,INTA,in,中断确认,中断确认,菊花链逻辑电路,INTA,in,IREQ,INTR,&,=1,1,INTAout,DB,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,）中断响应处理,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,）中断响应处理（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,FR,（,FLAGS,）（,IF=1）,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,服务,（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,reg,s,),开中断,(,STI,),进行中断处理,关中断（,CLI,）,恢复现场,(,POP,reg,s,),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、,断点恢复,iret,Int,_48H PROC FAR,中断请求,中断源识别,保护硬件现场,关中断,保护断点,获取中断服务程序地址,获取向量,保护软件现场,开中断,执行服务程序,关中断,恢复硬件现场,恢复断点,中断返回,中断处理,中断服务,硬件中断总流程,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,（,8259,A,）,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,0,1,2,4,8088,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,。,溢出、断点、除法溢出、单步、非屏蔽中断的类型码为,固定值,软件中断的类型码,由指令给出,可屏蔽中断的类型码,由,8259,或硬件,给出,中断矢量的获取？,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。,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（处理4步）,2、中断向量表：中断服务子程序的入口地址,从,00000,H,到003,FFH,区域，大小为,1,K,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?,48,H 20H,3 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48,H,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6,BH，,设中断服务程序段地址是1000,H，,偏移地址为2000,H。,设置中断向量表,CLI,MOV AX,，0,MOV DS，AX；,置数据段段基地址为,0,MOV AX，,2000H,MOV ,6BH,*4,AX；,对偏移地址为,01,AC,的单元,MOV AX,1000H,；,送双字,MOV 6BH*4+2l,AX,STI,例1,若外设的中断类型号为,6,BH，,则此中断类型号对应的中断矢量表地址为从,00,lACH,开始的四个存储单元设中断服务程序段地址是,1000,H，,偏移地址为,2000,H。,中断向量表的初始化,CLI,MOV AX，0,MOV DS，AX,MOV SI，48H*4,MOV AX，OFFSET int48h,MOV SI，AX,MOV AX，SEG int48h,MOV SI+2，AX,STI,例2 若外设的中断类型号为,N，,则此中断类型号对应的中断矢量表地址为从,N*4,开始的四个存储单元设中断服务程序的名字,INT_VCE,习题9 假设中断类型9的中断服务程序首地址为,INT_Proc09,写出建立这个中断矢量表的程序段。,习题10 编写程序，使类型1,CH,的中断矢量指向中断处理程序,SHOW_CLOCK。,一、用串指令,二、用伪指令,三、用系统调用,四、,用,MOV,指令,（直接装入法）,CLI,；,关中断,MOV AX,0,MOV DS,AX,；,置附件段基地址为,0,MOV SI,n*4,；,假设中断类型号为,N,MOV AX,OFFSET INT_VCE,；,置中断程序首地址的偏移量,到,AX,MOV SI,AX,；,填偏移量到中断地址表,MOV AX,SEG INT_VCE,；,置中断程序的段基地址到,AX,MOV SI+2,AX,；,填段基地址到中断地址表,STI,；,开中断,例2,4、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,NMI,INTR,TF=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,NMI,TEMP=1,执行服务程序,CS、IP,出栈,标志出栈,返回被中断程序,Y,N,N,N,N,Y,Y,Y,Y,N,N,Y,Y,N,单步,当开关闭合一次时，在数码管显示“1”；当开关没有闭合时，数码管显示“0”。,查询方式,相应程序段如下,：,MOV DX,0F0H；,数据接口的地址为,F0H,MOVAL,3FH,OUTDX,AL,MOVDX,0F1H；,状态接口的地址为,F1H,LOP:INAL,DX；,读入开关状态,TESTAL,01；,测试位,Jz,LOP；,断开显示0,MOVAL,06H ；,闭合显示1,MOV DX,0F0H；,数据接口的地址为,F0H,OUTDX,AL,JMP$,当开关闭合一次时，在数码管显示“1”；当开关没有闭合时，数码管显示“0”。,查询方式,相应程序段如下,：,读输入状态,D0=1？,闭合输出“1”,当开关闭合一次时，在数码管显示“1”；当开关没有闭合时，数码管显示“0”。,中断方式,相应程序段如下,：,增加中断触点开关。,IRET,闭合输出“1”,入口,当开关闭合一次时，在数码管显示“1”；当开关没有闭合时，数码管显示“0”。,中断方式,相应服务程序段如下,：,增加中断触点开关。,INT_80H PRO NEAR,MOVAL,06H ；,闭合显示1,MOV DX,0F0H,OUTDX,AL,IRET,INT_80H ENDP,PUSH AX,PUSH DX,STI,CLI,POP DX,POP AX,中断方式,相应主程序段如下,：,CODE SEGMENT,ASSUME CS：CODE,START:CLI,MOV AX,0,MOV DS,AX,MOV SI,80H*4,MOV AX,OFFSET INT_80H,MOV SI,AX,MOV AX,SEG INT_80H,MOVSI+2,AX,STI,JMP$,CODE ENDS,END START,中断服务程序,定义,ORG100H,MOV DX,0F0H MOVAL,3FH,OUTDX,AL,6.5 8259,简介,PIC,，,Programmable Interrupt Controller,对外部中断（硬件中断）进行管理。,可对,8,个中断源实现控制管理,可扩展至对,64,个中断源实现控制管理,在中断响应周期，,8259,A,可提供相应的中断类型号。,可编程设置不同工作方式,一、,8259,A,的内部结构,IR0,IR7,:,中断请求寄存器,IRR,优先权电路,IR,服务寄存器,ISR,中断屏蔽寄存器,IMR,控 制 逻 辑,数据总线缓冲器,读/写逻辑,级连缓冲/比较器,INTA,INTR,DB,RDWRA0,CS,CAS0CAS1CAS2,SP/EN,内部总线,读,/,写控制逻辑,A0,：,常常与地址信号线,A0,相连。,8259,A,的两个端口地址,CPU,通常利用：,OUT,指令，,IN,指令，,8259,A,的引脚图,中断服务寄存器,中断请求,寄存器,IRR,IR0,IR1,IR7,IR2,IR3,IR4,IR5,IR6,IR0,IR1,IR2,IR3,IR4,IR5,IR6,IR7,000,0,0,二、8259工作过程,ISR,IMR,PR,学习原理的观点,8259A,对中断请求的处理过程如下：,当某,IR,i,有效时，,IRR,相应位置,1,若有效的,IR,i,未被屏蔽，则,向,CPU,发出中断请求,检测到第,1,个,INTA,#,信号后，,置,ISR,i,=1，,IRR,i,=0,检测到第,2,个,INTA,#,信号后，,把,ISR,i,=1,中最高优先级的中断类型码放到,DB,上,若工作在,AEOI,方式，在第,2,个,INTA,#,结束时，使,ISR,i,复位；否则由,CPU,发出,EOI,命令使,ISR,i,复位,二、8259,A,的,工作过程,1.,中断请求寄存器,IRR,8,位，若,IR,i,有效,(“1”,),，对应位置,“1”,，直到,IR,i,得到响应。,因此，,IRR,记录外中断源,IR,i,的请求信息。,2.,中断服务寄存器,ISR,8,位，当,IR,i,得到响应时，对应位置,“1”,。,ISR,记录正在处理的,IR,i,，,当,中断嵌套,时，可能多位置,“1”,。,因此，,ISR,记录,CPU,对,IRi,的响应情况。,3.,中断屏蔽寄存器,IMR,8,位，某位置,“1”,，对应,IR,i,禁止产生中断。,因此，,IMR,控制是否对,IRi,进行屏蔽操作,。,4.,优先权电路,实现优先权的判断与处理，采用编码器和比较器电路,。,5.,控制逻辑,（,1,）由,IRR,和,PR,的情况，向,8259,A,其它部件发出控制信息。,（,2,）向,CPU,发出,INT,信号，接收,CPU,信号，并提供中断矢量,三、8259,A,的,工作方式,8259A,的工作方式有如下几类：,中断优先方式与中断嵌套,PR,中断结束处理方式,ISR,屏蔽中断源的方式,IMR,中断触发方式,IRR,级联工作方式,可编程,两个控制口，7种控制字，对芯片设置，初始化芯片,用户对寄存器,FF,写入的内容称为,命令字或方式控制字,，而寄存器,FF,称为,命令寄存器或控制寄存器,，,相应的端口称为,命令端口或控制端口，,对可编程芯片,初始化,过程实际上就是对芯片的控制端口写入各种命令字的操作过程。,可编程接口,四、8259,A,的中断管理方式和编程,8259,A,有多种工作方式，这些工作方式可通过初始化命令字或,预置命令字,（,ICW,1,ICW,4,）,和,操作命令字（,OCW,1,OCW,3,）,来设置。,8259,A,只有两个端口地址,A,0,=,0,偶地址端口,1,奇地址端口,低地址,高地址,7个可编程寄存器,程序员的观点,ICW,1,ICW,2,ICW,3,ICW4,(,顺序写入,),ICW1,初始化字,LTIM:,触发方式,=1,高电平触发,=0,上升沿触发,SNGL:,级连控制,=1,单片,=0,级连,IC4:ICW4,控制,=1,要写,ICW4（,8086,必须写）,=0,不写,ICW4（,默认,ICW4,为全,0,）,A0,D7D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,0,x,x,x,1 LTIM,x,SNGL IC4,8086连接8259，上升沿出发，单片。不写,ICW4,00010011=12H,ICW2,中断向量码,T,7,T,3,:,中断向量码的高,5,位,T,2,T,0,:,最低,3,位为中断源的序号,IR,n,000111,分别对应,IR,0,IR,7,由8259,A,根据中断源的序号自动填入,例如：,若,ICW2,命令字为01000000=,40,H，,则,IR,0,的中断向量码为,40,H，IR,7,的中断向量码为,47,H,，,等等。,A0,D7D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,1,T,7,T,6,T,5,T,4,T,3,x,x,x,OCW1,中断屏蔽字,M,i,=1,中断请求线,IR,i,被屏蔽,(,不允许中断,),=0,允许该,IR,i,中断,OCW1,将写入,IMR,寄存器。,A0=1,时读,OCW1,可读出设置的,IMR,内容。,A0,D7D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,1,M,7,M,6,M,5,M,4,M,3,M,2,M,1,M,0,8259,A,编程举例,按以下要求初始化,8259,A：,接口地址为,20,H,和21,H；,中断为上升沿触发；单片,8259,A；,不写,ICW4；,与,IR,0,-IR,3,对应的中断向量码为40,H-43H；,根据要求，各初始化参数及工作参数如下：,ICW1=0001,0,0,10,=12H,ICW2=,40,H,中断向量码,OCW1=,0F0,H,8259,A,编程举例（续）,初始化程序如下：,INIT8259A：,MOVDX，20H；A0=0，,写,ICW1,MOVAL，12H；,上升沿触发，单片，不写,ICW4,OUTDX，AL,MOVDX，21H；A0=1，,写,ICW2，OCW1,MOVAL，40H；ICW2,OUTDX，AL,MOVAL，0F0H；OCW1：,屏蔽,IR4-IR7,OUTDX，AL,I/O,接口和端口，端口地址形成。,简单,244/273,组成的,I/O,系统，无条件和查询数据传输方式。,基本,I/O,的4,种方法,中断的一般过程，,5,个,8086,中断体系，矢量中断，统一管理,中断的,3,个要点，撰写中断服务程序和主程序。中断数据传送方式,了解8259是什么芯片,Ch6 I/O,和中断,ch2,微处理器及总线,808,6,/8088,的内部,结构。流水线,4+2,个特殊,寄存器,。,熟悉,8,个通用寄存器和,9,个标志位。,8088,储存体系。,物理地址的形成,，堆栈的特点；,CS，DS，ES，SS/,SP/BX,BP,SI,DI,意义。,熟悉,8088管脚。,ALE,#DEN,DT/#R,三条总线的形成。分时复用。,总线时序。,4,个周期。,T1,下沿锁存，,T3,开始检测,READY,8086,的结构,寄存器（隐含性质）,寄存器,执 行 操 作,AX,整字乘法，整字除法，,整字,I/O。,AL,字节乘法，字节除法，,节字,I/O。,十进制算术运算。,AH,字节乘法，字节除法。,BX,基址寻址。,CX,字符串操作，,循环。,CL,移位和循环移位。,DX,整字乘法，整字除法，,间接,I/O。,BP,堆栈寻址,SP,堆栈操作。,SI,字符串操作,变址寻址,。,DI,字符串操作，,变址寻址,。,8088,的管脚功能,8088,采用双列直插式封装，有,40,个引脚,(,如右图所示,),，但总线信号数量却大于,40,，故,8088,采用了,分时复用,技术，部分引脚传送两种总线信号。,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,40,39,38,37,36,35,34,33,32,31,30,29,28,27,26,25,24,23,22,21,GND,A14,A13,A12,A11,A10,A9,A8,AD7,AD6,AD5,AD4,AD3,AD2,AD1,AD0,NMI,INTR,CLK,GND,VCC,A15,A16/S3,A17/S4,A18/S5,A19/S6,SS0,MN/MX,RD,HOLD*,HLDA*,WR*,IO/M*,DT/R*,DEN*,ALE*,INTA*,TEST,READY,RESET,Intel 8088,Ch3,指令系统,8,种寻址方式；数据寻址,指令寻址,4种,JUMP/CALL；I/O,寻址,2,种。,3,条通用规则,熟悉常用指令,指令类型,助记符,数,据,传,送,数据传送,MOV,，XCHG；,堆栈,PUSH/POP,地址传送,LEA ；,标志传送,PUSHF/POPF,输入输出,IN，OUT,算,术,运,算,加法,ADD，,ADC,，INC，,DAA,减法,SUB，SBB，DEC，,CMP,乘/,除法,MUL，DIV,逻辑移位,逻辑运算,AND，OR，NOT，XOR，,TEST,移位,SHL/SHR/SAR，ROL/ROR，RCL/RCR,串操作,MOVSB,控制转移,JMP,，,J,XX,，,LOOP,，CALL/RET，INT/IRET,Ch4,汇编语言程序设计,宏汇编的作用,伪指令的作用，符号、,变量,、段、过程定义,数据段变量的结构，顺序排放。,汇编模板,EXE,COM,熟悉常用算法，累加、排序、常用码转换。,EXE,模板,常用的汇编语言程序框架：,DATA SEGMENT；,定义数据段,VAL1 DB 12H,8EH ；,定义变量,DATA ENDS ；,数据段结束,CODE SEGMENT；,段定义,ASSUME DS:DATA,CS:CODE；,段,假设,START:,MOV AX,DATA；,段赋值,MOV DS,AX,MOV AX,4C00H,；,INT 21H,CODE ENDS,；,代码段结束,END,START,；,源程序结束,Ch5,存储系统,储存器的分类：,RAMROM;SRAMDRAM，,常用储存器的类型：,SRAM;EPROM,扩容技术：,地址分配表,，硬件连接和物理地址联系在一起。多片用译码器。,现代储存系统。数据访问局部化原理。,现代,PC,计算机的工作过程，冯,.,诺依曼计算机，一条条执行指令。,IP(ch2),现代储存系统。,Cache,虚拟储存系统，数据访问局部化原理。,数据,/,代码连续排放。容量,/,速度,/,价格最优,(,ch5),中断矢量表,Mem,前1,K,字节,RAM；,后,FFFF0H,启动字节（,ROM），PC,机储存系统的构成,(,ch6),