ch14-中断2.doc

第11章 中断技术
本章学习目标:
1. 中断的基本原理及过程
2. 8086中断机制
3. 8259A

11.1. 中断的基本概念
1. 中断与中断源

l 什么是中断？什么是中断源？什么是中断系统？
l 中断的分类：硬件中断、软件中断、异常中断。
l 中断源：发出中断请求的来源(设备、请求者)。有外部事件(硬件中断)、内部软件。如：I/O设备、数据通道、实时时钟、硬件故障、软件故障等。

2. 中断的应用
(1) 实现主机与I/O设备并行工作
(2) 实时处理
(3) 人机对话
(4) 故障处理
(5) 多机系统中各处理机之间的协调工作

11.2. 中断接口电路
1. 最简单的中断接口电路

有三个输入设备A，B，C中断源，一个电源掉电中断源；
CPU有三个可屏蔽请求输入端INTR0、INTR1、INTR2和一个非屏蔽中断请求输入端NMI。
(1) 中断请求触发器(D触发器)
(2) 中断允许触发器(CPU内部)
(3) 可屏蔽中断INTR0、INTR1、INTR2
(4) 非屏蔽中断NMI
(5) 中断请求输入线

图中是以三个中断请求输入线来区分中哪个中断源产生的中断。而实际的CPU并没有这么多的中断请求输入线。如何处理？

3. 中断优先级
有多个中断请求时，先处理谁？
多个中断源同时有请求时，CPU要确定为个中断源服务。多个中断源有优先级。
确定优先级的方法：软件查询、硬件排队。
(1) 软件查询确定优先级

有中断时，在中断服务程序中读入状态，区分是哪个中断源，以确定为其服务。先判断的中断优先级最高。

(2) 硬件优先级排队电路确定优先级

(3) 具有中断屏蔽的接口电路
中断源的中断请求能送到CPU吗？
通过中断屏蔽R，可以在接口中屏蔽某个中断源。

有多个中断源时，对应每个中断源有一个中断屏蔽位，写入1时，该中断被屏蔽。
(4) CPU内部对可屏蔽中断的控制
CPU什么时候会响应中断？
CPU内部有一个中断允许触发器，可以由程序控制开中断(EI)或关中断(DI)。

11.3. 8086CPU响应中断及处理过程
1. 单重中断处理过程

2.多重中断处理过程

**中断服务程序入口地址是如何形成的？
11.4. 8086中断机制（实模式中的中断处理过程）
1.中断类型
最多可处理256个中断源。每个中断源有一个中断类型码n。

2.中断向量表(中断服务程序入口地址表)

l 表中保存着中断服务程序的入口地址。
l (n*4)(n*4+1)中保存着中断服务程序入口地址的偏移量IP；
l n*4+2)(n*4+3) 中保存着中断服务程序入口地址的段地址CS；

2. 可屏蔽中断INTR

l INTR ----中断请求
l /INTA----中断应答
CPU开中断(STI)时，才会产生/INTA。

l 中断应答的时序:

第1个中断响应周期与第2个中断响应周期之间插入4个空闲周期TI。
l 图示可屏蔽中断过程

3. 非屏蔽中断NMI

有能用指令屏蔽，当NMI脚有请求时，总是会响应。中断类型码n=2。

4. 内部中断(软件中断)
(1) 除法中断(n=0)
(2) 溢出中断(n=4) INTO
(3) 单步中断(n=1)
(4) 断点中断(n=3)
(5) 用户定义软中断(n=)

实模式中断处理过程(包括NMI，INTR，内部中断)，NMI只进入一次，单步中断可能进入两次。

11.5. 保护模式中的中断处理过程(略)
中断类型码à中断描述符表à全局/局部描述符表à中断服务程序
IDTR—〉IDT（中断门描述符）

11.6. 可编程中断控制器8259A
一个中断管理部件，中断控制器。
1. 引脚

l D7~0、 A0、/CS、/RD、/WR、INT、/INTA、IR7~0
l CAS2~0—级联缓冲/比较器，多片级联地址输出(主片)/输入(从片)；
l SP/EN –-(1)缓冲方式时：用于数据输出缓冲控制端，输出；
(2)非缓冲方式时：用于标识主片/从片，输入。
l 与CPU的连接
D7~0, /RD, /WR，/CS, A0; INTR, /INTA

2. 多片级联
(1)与CPU的连接(一片8259最多可连接8片8259从片)

l D7~0, /RD, /WR，A0，/INTA连接到所有8259对应端；
l A15~A1与M/IO经地址译码后选择每个8259A，连接/CS；
l 主片8259A的INT连接到CPU的中断请求INTR端。

(2)多片8259的连接
l 从片的INT连接到主片对应的IR7~0端；
l 主片CAS2~0连接到所有从片的CAS2~0端；
l 外设的中断请求连接到从片(最多8片，64个中断请求输入端)；
l 本图为非缓冲方式，主片SP=1，从片SP=0。

3. 8259A的内部结构

l 中断请求R(IRR)：锁存外部来的中断请求。沿/电平触发方式;
l 中断服务R(ISR)：保存正在处理中的中断，对应位为1;多重中断时， 有多位为1。
l 优先级比较器(PR): 比较IRR与ISR，最高级进入ISR，并发中断请求到CPU；
l 中断屏蔽R(IMR):用于屏蔽IRR中的中断请求；
l ICW1~4:初始化命令字；其中ICW2中保存着中断类型码n;
l OCW1~3:操作命令字。

4. 8259A的控制编程
初始化命令字ICW1~4/操作命令字OCW1~3。
初始化命令字：设置工作方式、缓冲方式、结束方式，级联，中断类型码，主片/从片的连接等。
初始化命令字的写入顺序：

(1) ICW1 A0=0

(2) ICW2 A0=1
中断类型码n=T7~0

(3) ICW3 A0=1
多片级联方式时用，ICW1 D1=0时用。用于指出主片与从片的连接关系。
主片：
相应中断请求输入端IRx连接有从片，则相应的Sx位为1 。

从片：

(4) ICW4 A0=1
工作方式，缓冲方式，结束方式。

l 缓冲方式时(BUF=1),由M/S位表示8259是主片还是从片。

l 中断结束方式
自动结束方式时，在/INTA2后沿，自动清ISRx;
非自动结束方式时，人工清ISRx, 用OCW2发EOI命令。一般结束，特殊结束。

l 全嵌套方式(优先级的方式)
固定优先级 IR0~IR7 , IR0优先级最高，IR7优先级最低。一个中断处理过程，只能响应更高级的中断(>)。

l 特殊全嵌套方式(优先级的方式)
也是固定优先级 IR0~IR7 , IR0优先级最高，IR7优先级最低。一个中断处理过程，只能响应同级或高级的中断(>=)。
多片级联时，主片设为特殊全嵌套方式，从片设为全嵌套方式。

l 其它优先级方式
循环优先级：自动循环，特殊循环。

5. 操作命令字OCW1~3
在工作过程中随时会写入或读出。

(1)中断屏蔽寄存器OCW1

可读写。

(2)OCW2 设置(1)优先级方式; (2)中断结束方式。

功能：
n 优先级：(1)固定(全嵌套，特殊全嵌套)、
(2)循环(自动循环(不用L2~0)、特殊循环(用L2~0)）。
n 中断结束：(1)一般EOI(编程送OCW2)、
(2)自动结束(/INTA2, ICW4设置)、
(3)特殊EOI(用L2~0)
Note:特殊循环优先级和特殊EOI都用L2~0，而其它方式不用。

R
SL
EOI
优先级管理方式
中断结束方式
001
固定优先级(全嵌套，特殊全嵌套)
一般EOI
(中断结束时，编程送EOI)
011
固定优先级(用于特殊全嵌套)
特殊EOI (ISRL2~0清0)
000
进入全嵌套方式
x
100
设置自动循环方式
x
101
自动循环优先级
(刚结束的中断优先级置为最低，顺序不变)
一般EOI。
(中断结束时，编程送EOI)
110
特殊循环优先级(自动循环中使用L2~0)
(置IRL2~0优先级最低，顺序不变)
x
111
特殊循环优先级
(置IRL2~0优先级最低，顺序不变)
特殊EOI
(ISRL2~0清0)
010
x
x

(3)OCW3 多功能操作命令字
功能：
n 设置特殊屏蔽方式；
n 中断查询方式；
n 读IRR和ISR内容的操作命令字。

l 特殊屏蔽方式：不允许同级中断请求，高级和低级都可以。中断中允许低级的情况。复位特殊屏蔽时回到全嵌套方式。
l 中断查询方式P=1时，不用INTR引脚连接到CPU，下一次/RD时相当于CPU发了两个/INTA的过程：IRR相应位清0，ISR相应位置1，并把查询字送到数据总线。

查询字：