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第5章-2 中断控制系统 教学重点: 中断的基本概念 8088/8086 CPU的中断系统 8259A的结构原理和操作方式 8259A的应用 5.1 基本概念 5.1 基本概念(续) 引起CPU中断的事件:中断源 外设——请求输入输出数据,报告故障等; 事件——掉电、硬件故障、软件错误、非法操作、定时时间到等; 5.1 基本概念(续) 中断系统的目的 维持系统正常工作,提高系统效率; 实时处理; 为故障处理作准备。 5.2 8088/8086的中断系统 中断系统--实现中断过程的软硬件系统 中断系统应具有以下功能: 能实现中断响应、中断服务和中断返回 能实现中断优先权排队 能实现中断嵌套 5.2.1 中断类型 1. 软件中断(内部中断) 由于CPU内部执行程序出现异常引起的程序中断 除法错中断:向量号为0 断 点 中 断:向量号为3 溢 出 中 断:向量号为4; 条件:OF=1 指 令 中 断:向量号为n 单 步 中 断:向量号为1; 条件:TF=1且IF=1 注意: 中断优先级除单步中断外都比硬件中断高且不能被屏蔽。 2. 硬件中断(外部中断) 由8088/8086外部提出中断请求引起的程序中断 非屏蔽中断:向量号为2 外部通过非屏蔽中断NMI请求,必须响应; 非屏蔽中断主要用于处理系统的意外或故障。 可屏蔽中断:向量号来自中断控制器 外部通过可屏蔽中断INTR请求,由IF控制是否响应;响应时产生INTA*信号; 可屏蔽中断主要用于与外设交换数据。 3.中断标志IF的状态 IF=0:可屏蔽中断不会被响应 关中断、禁止中断、中断屏蔽 系统复位,使IF=0 任何一个中断被响应,使IF=0 执行指令CLI,使IF=0 IF=1:可屏蔽中断会被响应 开中断、允许中断、中断开放 执行指令STI,使IF=1 执行指令IRET恢复原IF状态 5.2.2 8088的中断向量表 例5.1 中断类型号为27H 例5.1 中断类型号为27H 5.2.3 中断响应过程 1. 硬件中断响应总线周期 非屏蔽中断(NMI):不受中断标志位的控制,中断类型号为2,所以中断向量放在0000:0008开始的4个单元中。NMI中断一般用于紧急情况的处理。 可屏蔽中断(INTR):受中断标志位的控制,IF=1,CPU才能响应INTR中断。CPU响应INTR中断时,往INTA*引脚上发两个负脉冲,外设接到第二个负脉冲后,立即往数据总线上送出中断类型码,供CPU读取。 先判断IF是否为1,若IF=1则进入中断响应,此时CPU要读取中断类型码,然后进入所有中断都要做的事。 1)将标志寄存器FLAGS的内容压入堆栈; 2)将中断允许标志IF和单步标志TF清零; 3)将断点保护到堆栈中。当前指令下面的一条指令的段寄存 器CS的值和指令指针存器IP的值压入堆栈,先压CS,再 压IP的值; 4)根据当前中断的中断类型码查中断向量表,得到中断向量 (中断服务程序入口地址)分别装入CS和IP,从而转到相 应的中断服务程序; 5)执行中断服务程序,结束后恢复断点,从而继续执行原来 的程序。 例5.2 中断操作过程 5.3 8259A中断控制器 Intel 8259A是可编程中断控制器; 可用于管理Intel 8080/8085、8086/8088、80286/80386的可屏蔽中断; 8259A的基本功能: 一片8259A可以管理8级中断,可扩展至64级; 每一级中断都可单独被屏蔽或允许; 在中断响应周期,可提供相应的中断向量号; 8259A设计有多种工作方式,可通过编程选择。 8259A的主要任务 5.3.1 8259A的引脚 5.3.2 内部结构 5.3.2 内部结构 中断请求寄存器IRR 保存8条外界中断请求信号IR0~IR7的请求状态; Di位为1表示IRi引脚有中断请求;为0表示无请求。 中断服务寄存器ISR 保存正在被8259A服务着的中断状态; Di位为1表示IRi中断正在服务中;为0表示没有被服务。 中断屏蔽寄存器IMR 保存对中断请求信号IR的屏蔽状态; Di位为1表示IRi中断被屏蔽(禁止);为0表示允许。 5.3.2 内部结构 数据总线缓冲器 读写控制逻辑,一片8259A只占用两个端口地址,由A0来选择,其它高位地址译码输出作为片选信号CS*。WR*、RD*分别为写信号和读信号。 级联缓冲器/比较器,扩充中断用。 优先级判别器PR,当有多个中断同时请求中断时,判别当前优先级最高的中断请求进入系统。 控制逻辑,控制芯片内各个部件协调一致地工作。 5.3.3 与处理器接口 8259A内部寄存器的寻
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