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第七章中断及中断控制器

【回顾】微机系统主机与外部设备之间的数据传送控制方式，中断的概念及处理过程。

【本讲重点】8086中断系统；中断控制器Intel8259A的性能概述，内、外部结构，工作过

程，工作方式等。

【讲授内容】

7.1中断的概念及处理过程

一、中断的基本概念

1、中断

从查询式的传输过程可以看出，它的优点是硬件开销小，使用起来比较简单。但在此

方式下，CPU要不断地查询外设的状态，当外设未准备好时，CPU就只能循环等待，不能

执行其它程序，这样就浪费了CPU的大量时间，降低了主机的利用率。

为了解决这个矛盾，我们提出了中断传送方式，即当CPU进行主程序操作时，外设的

数据已存入输入端口的数据寄存器；或端口的数据输出寄存器已空，由外设通过接口电路

向CPU发出中断请求信号，CPU在满足一定的条件下，暂停执行当前正在执行的主程序，

转入执行相应能够进行输入/输出操作的子程序，待输入/输出操作执行完毕之后CPU即返

回继续执行原来被中断的主程序。这样CPU就避免了把大量时间耗费在等待、查询状态信

号的操作上，使其工作效率得以大大地提高。

能够向CPU发出中断请求的设备或事件称为中断源。

微机系统引入中断机制后，使CPU与外设（甚至多个外设）处于并行工作状态，便于

实现信息的实时处理和系统的故障处理。中断方式的原理示意图如图7-1所示。

图7-1中断方式的原理

2、中断请求信号的产生

中断方式提高了CPU的工作效率，但是它同时也提高了系统的硬件开销。因为系统需

增加含有中断功能接口电路，用来产生中断请求信号。以输入方式为例，接口电路如图7-2

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所示。

图7-2中断请求信号的产生

数据输入的过程当外设发STB→数据入锁存器，中断请求触发器置1→若没有屏蔽则

产生INTR→CPU满足条件（允许中断；指令执行完）发INTA→（进入中断服务子程序）

读数据，发RD，和地址→清中断请求触发器，数据送D～D。（输出过程请自己思考）

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3、中断优先级

当系统中有多个设备提出中断请求时，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、简单硬件方法及专用硬件方

法。下面分别介绍：

(1)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号“或”后作为系统

INTR，这时，A、B、C三台设备中只要至少

有一台设备提出中断请求，都可以向CPU发

中断请求。进入中断服务子程序后，再用软件

查询的方式分别对不同的设备的服务，查询程

序的设计思想同查询式，查询的前后顺序就给

出了设备的优先级，框图如图所示。

(2)简单硬件方法

以链式中断优先权排队电路为例，

基本设计思想将所有的设备连成一条链，靠近CPU的设备优先级最高，越远的设备

优先级别越低，则发出中断响应信号，若级别高的设备发出了中断请求，在它接到中断响

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应信号的同时，封锁其后的较低级设备使得它们的中断请求不能响应，只有等它的中断服

务结束以后才开放，允许为低级的设备服务。

如图所示。

(3)专用硬件方式

采用可编程的中断控制器芯片，如Intel8259A。

图7-3中断控制器的系统连接

有了中断控制器以后，CPU的INTR和INTA引脚不再与接口直接相连，而是与中断控

制器相连，外设的中断请求信号通过IR～IR进入中断控制器，经优先级管理逻辑确认为

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级别最高的那个请求的类型号会经过中断类型寄存器在当前中断服务寄存器的某位上置1，

并向C