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ch14中断2
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
●什么是中断？
什么是中断源？
什么是中断系统？
●中断的分类：
硬件中断、软件中断、异常中断。
●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）
●表中保存着中断服务程序的入口地址。
●（n*4）（n*4+1）中保存着中断服务程序入口地址的偏移量IP；
●（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
●INTR----中断请求
●/INTA----中断应答
CPU开中断（STI）时，才会产生/INTA。
●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。
●图示可屏蔽中断过程
3.非屏蔽中断NMI
不能用指令屏蔽，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）
中断类型码中断描述符表全局/局部描述符表中断服务程序
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
●D7~0、A0、/CS、/RD、/WR、INT、/INTA、IR7~0
●CAS2~0—级联缓冲/比较器，多片级联地址输出（主片）/输入（从片）；
●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。
●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）
●D7~0,/RD,/WR，A0，/INTA连接到所有8259对应端；
●A15~A1与M/IO经地址译码后选择每个8259A，连接/CS；
●主片8259A的INT连接到CPU的中断请求INTR端。
（2）多片8259的连接
●从片的INT连接到主片对应的IR7~0端；
●主片CAS2~0连接到所有从片的CAS2~0端；
●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）；
●本图为非缓冲方式，主片SP=1，从片SP=0。
3.8259A的内部结构
●中断请求R（IRR）：
锁存外部来的中断请求。
沿/电平触发方式;
●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。
●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；
●中断屏蔽R（IMR）:
用于屏蔽IRR中的中断请求；
●ICW1~4:
初始化命令字；其中ICW2中保存着中断类型码n;
●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）ICW1A0=0
（2）ICW2A0=1
中断类型码n=T7~0
（3）ICW3A0=1
多片级联方式时用，ICW1D1=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）ICW4A0=1
工作方式，缓冲方式，结束方式。
●缓冲方式时（BUF=1）,由M/S位表示8259是主片还是从片。
●中断结束方式
✓自动结束方式：
在/INTA2后沿，自动清ISRx;
✓非自动结束方式（一般EOI）：
人工清ISRx,用OCW2发EOI命令。
一般结束，特殊结束。
●优先级方式
✓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（>）。
✓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（>=）。
主片会用到。
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。
✓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：
⏹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））。
⏹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：
⏹设置特殊屏蔽方式；
⏹中断查询方式；
⏹读IRR和ISR内容的操作命令字。
●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。
●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：
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