第8章中断系统和中断控制器8259A.ppt

第八章 中断系统和DMA 8.1 中断系统概述 8.2 中断控制器8259A 8.1 中断系统概述 中断、中断源 中断处理过程 中断优先级 8.1.1 中断及中断源 中断的概念 中断:CPU收到外部请求时停止当前任务，转而执行外设任务，完成后继续执行被打断的任务 中断及中断源 中断源:引起中断的事件 断点:主程序被打断的位置 中断服务程序 :中断源的响应和处理函数 中断源 中断的用途 响应外部事件：掉电，除零，报警等 实时多任务调度：加快响应速度 CPU与外设并行处理：提高CPU利用率 分时系统基础：时钟中断驱动的操作系统 8.1.2 中断处理过程 中断请求 优先级判别 中断响应 保存现场 中断服务 恢复现场 中断返回 1.中断请求 概念：外部设备需要CPU资源时，产生一个中断信号发送到CPU的中断输入引脚。 原理：每个中断源对应一个中断请求标志位，由中断请求寄存器锁存。中断请求信号需要保持到CPU对其进行中断响应后才能撤销。 2. 优先级判别 多个中断源同时发起中断请求时，CPU需要对多个中断源的优先级进行判断，响应最紧急的中断请求。 中断源的优先级需要根据中断源的紧迫性、重要性以及外设处理速度等进行综合考虑 不可屏蔽中断发生，优先响应不可屏蔽中断。 3. 中断响应 对于内部中断，CPU通过判断中断源自动跳转到相应的中断服务程序入口地址，执行中断服务子程序。 对于外部中断，CPU判断标志位IF，若CPU允许响应外部中断（IF=1），向发出中断请求的外设返回一个中断应答信号，否则CPU不响应该中断请求。 4. 保存现场 CPU响应中断，首先需要禁止CPU响应中断信号，并保存中断返回地址以及其它可能被破坏的寄存器 8086/8088 CPU的基本中断现场保护需要将CS寄存器和IP寄存器压入堆栈 5. 执行中断 CPU通过中断号确定进入哪个中断处理 进入中断处理程序，可以允许CPU响应其它中断 8086/8088处理器通过装入CS和IP寄存器实现中断服务程序跳转 6. 恢复现场 CPU关闭中断响应 将保存在堆栈中的所有寄存器内容弹出，恢复到中断前的寄存器原值 7.返回 8086/8088处理器通过IRET指令从中断状态返回。 IRET指令将自动恢复先前保存的IP和CS值以及标志寄存器FR或EFR的值，从而跳转到主程序断点地址。 返回之后，CPU自动打开中断允许响应其它中断请求。 8.1.3 中断的优先级 1.中断优先级 2.优先级判别方法 1.中断优先级 原因：中断处理的重要程度和时延要求不同 含义：按照中断源的重要程度为每个中断源分配不同的优先级，并以优先级大小进行排序，确定多个中断源请求时对不同中断源的服务次序，称之为中断优先级。 工作原理：多个中断源同时向CPU请求中断时，选择当前优先级最高的中断进行处理。 规则：优先级可以是固定的，也可以动态调整 2.优先级判别方法 软件查询方式 CPU接受多个中断请求后，用软件查询的方法，确定哪个中断源首先被查询到；先被查询的先响应； 中断被查询的次序就是优先权的高低次序；次序需要程序员在编辑查询程序时设置约定 2. 优先级判别方法 硬连接串行排队链方式：用硬件实现软件查询 8.2 中断控制器8259A 8259A的主要功能 8259A的结构及引脚功能 8259A的工作方式 8259A的初始化命令字 8259A的初始化编程 1. 8259A的主要功能 中断控制器的功能：在多个中端源的系统中，接收外部中断请求并判断，选择优先级最高的外部中断请求，向CPU发起中断请求信号。 使用中断控制器的原因： CPU的中断管脚太少（8086/8088两根中断管脚：INTR和NMI）； 中断控制方式比较单一（屏蔽、优先级管理、嵌套等） 1. 8259A的主要功能 每片8259A可管理8级优先权中断源，通过级联，最多可管理64级优先权的中断源。 对任何一级中断源都可单独进行屏蔽。 向CPU提供可编程的标识码（中断号），为不能提供中断号的外设提供中断管理。 具有五种中断优先权管理方式：完全嵌套方式、自动循环方式、特殊循环方式、特殊屏蔽方式和查询方式 可编程，提高中断优先管理的灵活性。 2. 8259A外部结构 （3）优先权判决电路 它在中断响应期间，根据控制逻辑规定的 优先权级别和中断屏蔽寄存器IMR的内容， 把中断请求寄存器IRR中允许中断的优先权最 高的中断请求位送入中断服务寄存器ISR。 （5） 控制逻辑 当有未被屏蔽的高级别的中断请求时，通过控制逻辑输出高电平的INT信号，向CPU申请中断。 当CPU允许中断时，发出中断响应信号INTA。在中断响应期