微机原理课件第7章.pptVIP

第七章 中断和中断控制器 主要内容 7.1 中断的基本概念 中断、中断源 中断处理过程 中断优先权 7.2 8086/8088中断系统 中断指令 中断分类 中断向量表 中断处理过程 7.3 中断控制器8259A 主要功能 工作过程/工作方式 寄存器功能 8259A编程 7.1中断的基本概念 中断、中断源 中断处理过程 中断优先权 7.1.1 中断及中断源 中断的概念 轮询方式:CPU查询 中断方式: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 中断的用途 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如windows，linux等 中断源 硬件中断和软件中断 硬件中断：由硬件设备引起的中断 复位、键盘输入、串口输入输出、传感器信号、计时器等 软件中断：执行特殊指令产生的，无需外部设备发送请求信号 单步调试、DOS屏幕输入、输出等 异同 硬件中断由硬件产生的中断信号引起，具有随机性，软件中断由程序设计的固定位置调用指令产生，具有确定性 硬件中断的响应一般需要CPU发回中断响应信号，软件中断不需要 硬件中断的中断号一般由中断控制器管理，除不可屏蔽中断外其它的均可屏蔽，软件中断的中断号无需中断控制器管理，且不可屏蔽 内部中断和外部中断 内部中断：CPU硬件本身或运算出错引起的 除零、溢出、掉电等 外部中断：CPU的外设引起的 复位、键盘输入、打印机等 异同 内部中断一般是不可屏蔽 外部中断一般是可屏蔽的 可屏蔽中断和不可屏蔽中断 可屏蔽中断：CPU通过状态位决定是否响应 时钟中断、键盘中断 不可屏蔽中断：CPU必须要响应 复位、除零 8086/8088两条中断输入信号线：NMI和INTR NMI是不可屏蔽中断的输入 INTR是可屏蔽中断的输入 中断源及其分类小结 ① 软件中断是不可屏蔽中断，属于内部中断。 ② 硬件中断可以是可屏蔽中断，也可以是不可屏蔽中断，属于外部中断。 ③ 内部中断包括软件中断和硬件中断。 ④ 外部中断只包括硬件中断。 7.1.2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 中断请求 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的中断输入管脚 中断请求信号分类：沿触发（上升沿、下降沿、双沿）和电平触发（高电平、低电平） 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。8086/8088 CPU在当前指令执行结束后才检查中断请求，因此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。 优先级判别 优先级判别(中断排队) 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。 中断响应 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。 保存现场、执行中断 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 执行中断处理 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 恢复现场、返回 断点现场恢复 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 中断返回 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。 7.1.3中断优先权管理 中断优先级 设置优先级的原因：中断处理的重要程度和时延要求不同 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。 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。 优先级可以是固定的，也可以动态调整 优先级判别方法（1） 软件查询方式 CPU接受多个中断请求后，用软件