微型计算机系统原理及应用 教学课件 ppt 作者 贺建民 第6章 中断系统_1.pptVIP

第6章 中断系统 6.1 中断的基本概念 6.2 可编程中断控制器8259A 6.3 可编程中断控制器8259A应用举例 6.1 中断的基本概念 所谓中断（Interrupt），是指计算机的CPU正在执行程序时，发生某种事件，使CPU暂时中止原程序的执行，转去执行处理该事件的服务程序，处理完毕再返回到被停下来的原程序处继续执行。也就是在执行程序的过程中，插入另外一段程序运行，这就是中断。 6.1 中断的基本概念 中断的主要场合是： 1.实现分时并行处理 利用中断，CPU与外部设备能够并行工作。 2.实现实时处理 利用中断，计算机能够及时对随机产生或定时发生地事件进行处理。 3.实现故障处理 计算机能够利用中断功能进行故障处理。 6.1.1中断的类型 中断（Interrupt）通常是由I/O设备触发的异步事件，通常是指硬件中断。 异常（Exception）是以某种预先定义的条件触发的同步事件，可能是软件产生，也可能是硬件引发。 6.1.1中断的类型 异常主要有三种情况： 一种是由中断指令（自陷指令）引发的系统功能调用，这种情况被称为陷入（Trap）。 第二种是当指令执行错误或机器故障引发的能够被纠正的异常情况，这种情况被称为出错（Fault）。出错返回是回到被中断的那条指令继续执行。 第三种是指令执行错误或机器故障引起无法继续的情况，被称为失败或中止（Abort） 6.1.2中断源和优先控制 中断源有如下种类： 1. 外部设备中断源，即键盘、打印机和纸带读入机等。 2. 软件设置的中断，如程序中用指令产生的中断。 3. 硬件故障请求中断源，如电源掉电、存储器出错等。 4. 调试程序而设置的中断，如单步执行、设置断点等。 5. 指令出错引发的中断，如运算溢出、除0等。 6.1.2中断源和优先控制 当CPU正在处理某个中断源的中断请求时，若有中断优先级别更高的中断源发出中断请求，暂时中断当前正在执行的优先级别较低的中断服务程序，而去处理优先级别更高的中断源的中断请求，待服务结束以后，再返回到被中止的中断服务程序继续执行。这种中断过程叫中断嵌套。 6.1.3查询中断和向量中断 中断源的识别方法有程序查询中断和向量中断两种。 程序查询中断，是采用软件查询技术判断发出中断请求的中断源。通常是当发生中断时通过程序查询确定中断源，用程序跳转的方式找到中断服务程序的入口 向量中断则根据中断源提供的向量，指向中断服务子程序的起始地址，这个向量称为中断向量。 6.1.4中断过程 当某一中断源发出中断请求时，通过屏蔽检测和判优确定是否向CPU提交这个中断请求。而CPU在当前的指令执行结束时，检测存有中断请求的寄存器，并确定是否响应。 若CPU响应中断，就把断点处的PC值即下一条指令的地址、各个寄存器的内容和标志寄存器中的标志位状态，压入堆栈保留下来，保护断点和现场。 保护断点后，中断采用向量中断或程序查询中断方式进入中断服务程序执行。 当中断服务程序执行结束以后，恢复断点和现场，使程序返回到中断前执行指令的后一条指令地址开始继续执行。 6.2 可编程中断控制器8259A 8259A是可编程中断控制器PIC（Programmable Interrupt Controller） 8259A集中断源优先级排队、中断源识别、中断向量提供和中断屏蔽等功能于一体 +5V电源供电。 6.2.1 8259A的结构及功能 6.2.1 8259A的结构及功能 8259A的主要功能： 1. 能管理8级中断源，根据需要决定各个中断源的优先级工作方式； 2. 自动送出中断类型号； 3. 可以屏蔽任一指定的中断源； 4. 级联工作，可以使中断源最多可扩大至64个； 5. 可以实现中断的完全嵌套。 6.2.1 8259A的结构及功能 1. 内部结构 ⑴中断请求寄存器（IRR） 中断请求寄存器（Interrupt Request Register）是8位寄存器，各个位与IR0～IR7相对应，该寄存器寄存所有要求服务的中断请求。 ⑵中断屏蔽寄存器（IMR） 中断屏蔽寄存器（Interrupt Mask Register）是8位寄存器，用于存放屏蔽位的信息，它与中断请求寄存器IRR位相对应。 6.2.1 8259A的结构及功能 1. 内部结构 ⑶正在服务寄存器（ISR） 正在服务寄存器（In-Service Register）是8位寄存器，该寄存器用于记录正在处理中的中断请求。 ⑷优先级判决电路（PR） 优先级判决电路（Priority Resolver）根据中断请求寄存器和中断屏蔽寄存器中的内容与正在服务寄存器的内容进行比较，选出优先级别最高的位送入正在服务寄存器。 6.2.1 8259A的结构及功能 1. 内部结构 ⑸控制逻辑 在8259A的控制逻辑电路中，有一组预置命令寄存器和一