第6章 输入输出与中断.pptVIP

1.中断源及其分类引起中断的事件就称为中断源。分为两大类：内部中断源：来自CPU内部，如：CPU执行指令时产生的异常、特殊操作引起的异常以及由程序员安排在程序中的INTn软件中断指令。中断的控制完全是在CPU内部实现的。外部中断源：来自CPU外部，如：如键盘、打印机、定时器时间到、电源掉电、硬件出错等。利用CPU的两条中断输入信号线INTR和NMI来告诉CPU已发生了中断事件。第29页，共78页，星期日，2025年，2月5日2.中断系统及其功能实现中断响应及返回★实现优先权排队★高级中断源能中断低级的中断处理★第30页，共78页，星期日，2025年，2月5日中断请求执行中断服务程序中断过程示意图断点：主程序中被暂停执行的指令的地址称为断点。执行主程序继续执行主程序响应中断返回主程序第31页，共78页，星期日，2025年，2月5日1)实现中断响应及返回当某个中断源发出中断请求时，CPU能根据条件决定是否响应该中断请求。若允许响应，则CPU必须在执行完现行指令后：保护断点和现场(即把断点处的断点地址和各寄存器的内容与标志位的状态推入堆栈)；转到需要处理的中断服务程序的入口；清除中断请求触发器。当处理完中断服务程序后，再恢复现场和断点地址，使CPU返回断点，继续执行主程序。第32页，共78页，星期日，2025年，2月5日2)实现优先权排队在实际系统中有多个中断源时，有可能出现两个或两个以上中断源同时提出中断请求的情况，而CPU同一时刻只能接受一个中断申请。这样就必须要设计者事先根据轻重缓急，给每个中断源一个中断优先权。当多个中断源同时发出中断申请时，CPU能找到优先级别最高的中断源，响应它的中断请求。在优先权级别最高的中断源处理了以后，再响应级别较低的中断源。第33页，共78页，星期日，2025年，2月5日3)高级中断源能中断低级的中断处理当CPU响应某一中断源的请求，在进行中断处理时，若有优先级别更高的中断源发出中断申请，则CPU要能中断正在进行中的中断服务程序，保留这个程序的断点和现场(类似于子程序嵌套)，响应高级中断，在高级中断处理完以后，再继续执行被中断的中断服务程序。这就形成了中断嵌套，如图6.12所示。两个中断形成的是两重中断(或两级嵌套)，还可以进行多重中断(或多级嵌套)。第34页，共78页，星期日，2025年，2月5日图6.12中断嵌套过程第35页，共78页，星期日，2025年，2月5日6.3.2中断的处理过程中断请求1中断响应2中断处理3第36页，共78页，星期日，2025年，2月5日1.中断请求外设需要CPU服务时，首先要发出一个有效的中断请求信号送到CPU的中断输入端。中断请求信号分为边沿触发和电平触发。一般来说，CPU能够即时予以响应的中断可以采用边沿触发，而不能即时响应的中断则应采用电平触发，否则中断请求信号就会丢失。8088/8086CPU的NMI为边沿触发，而INTR为电平触发。为了保证产生的中断能被CPU处理，INTR中断请求信号应保持到该请求被CPU响应为止。CPU响应后，INTR信号还应及时撤除，以免造成多次响应。第37页，共78页，星期日，2025年，2月5日2.中断响应响应中断请求的3个条件：(1)一条指令执行结束。(2)CPU处于开中断状态。(3)没有总线请求。在复位(RESET)、总线保持(HOLD)等总线请求时，CPU不工作，当然就不能响应中断。中断响应时，CPU除了要向中断源发出中断响应信号外，还要自动完成下述3项工作：(1)关闭中断。CPU响应中断时，需立即关中断(使IF=0)，以保证保护现场、断点和获取中断入口地址等工作不受影响。(2)保护现场和断点。将标志寄存器FR、断点的段基址(CS值)和偏移地址(IP值)压入堆栈，以保证中断结束后能正常返回被中断的程序。(3)获得中断服务程序入口，转入中断服务程序。第38页，共78页，星期日，2025年，2月5日3.中断处理保护现场。保护现场是指把中断服务程序中要用到的寄存器的原内容压入堆栈保存起来。开中断。CPU响应中断时会自动关闭中断(使IF=0)。若进入中断服务程序后允许中断嵌套，则需用指令开中断(使IF=1)。执行中断处理程序。完成具体的中断处理。关中断。确保有效地恢复被中断程序的现场。恢复现场。就是把先前保护的现场进行恢复，也即把所保存的有关寄存器内容按入栈的相反顺序从堆栈中弹出，使这些寄存器恢复到中断前的状态。开中断返回。其操作正好是CPU硬件在中断响应时自动保护硬件现场和断点的逆过程，即CPU会自动地将堆栈内保存的断点信息和标志信息弹出到IP、CS和FR中，保证被中断