【正文】 寄存器 CS和指令指針 (E)IP內(nèi)容 ?中斷處理程序中將用到的各 CPU內(nèi)部寄存器 內(nèi)容 ?開中斷 以便執(zhí)行中斷服務程序時，能響應更高級別的中斷源請求。 ⑤ CPU正在執(zhí)行的現(xiàn)行指令已經(jīng)結束 因為 CPU 一定是在每條指令執(zhí)行完后才采樣 INTR線而 響應可能提出的中斷請求。 CS 控制信號端口 1 R Q D D Q +5V 中斷 請求 中斷 屏蔽 數(shù)據(jù) （中斷源） 外設 READY 數(shù)據(jù)端口 10 ③ CPU內(nèi)部是中斷開放的 CPU內(nèi)部有中斷允許 觸發(fā)器，只有當它為 1時才能響應外部中斷。 9 CPU響應中斷的條件 ②中斷屏蔽觸發(fā)器處于非屏蔽狀態(tài) 在多中斷 源系統(tǒng)中，為增加中斷控制的靈活性，一般 為每個中斷源都設置一個中斷屏蔽觸發(fā)器。 7 中斷優(yōu)先級與中斷嵌套 中斷嵌套示意圖： 1中斷請求 原主程序 1中斷服務程序 2中斷請求 2中斷服務程序 3中斷請求 3中斷服務程序 返回 返回 返回 （中斷優(yōu)先級： 3＞ 2＞ 1） 嵌套的級數(shù)原則上不限，只取決于堆棧深度，實際上與要求的中斷響應速度也有關。 中斷與中斷類型 6 中斷優(yōu)先級與中斷嵌套 當多個中斷源同時申請中斷時， CPU同一時刻只能響應一個中斷源的申請，應按各中斷源的輕重緩急程度來確定它們的優(yōu)先級別。 ③終止 (Abort)對引起異常的指令的確切位置無法確定的異常。 5 ?軟中斷： 由 CPU內(nèi)部原因 (指令或異常 )引起 的中斷又叫內(nèi)中斷，統(tǒng)稱為異常。簡稱中斷。第六章 中斷與中斷控制 中斷的基本概念 中斷源的識別與判優(yōu) 8259A可編程中斷控制器 80486CPU的中斷機理 80X86微機的硬件中斷控制邏輯 中斷的基本概念 ?中斷與中斷類型 ?中斷優(yōu)先級與中斷嵌套 ?CPU響應中斷的條件 ?中斷處理過程 3 中斷與中斷類型 中斷的最初定義： 作為計算機與外部設備交換信息的一種同步控制方式，中斷是指執(zhí)行當前程序的過程中，由于某種隨機出現(xiàn)的外設請求，使 CPU暫停 (即中斷 )正在執(zhí)行的程序而轉去執(zhí)行為外設服務的程序；當服務完畢后， CPU再返回到暫停處 (即斷點 )繼續(xù)執(zhí)行原來的程序。 4 中斷與中斷類型 現(xiàn)在所謂的中斷是一種廣義的中斷概念，它實質(zhì)上應包括兩大類： ?硬中斷 ：由 CPU外部事件引起的中斷，又 叫外中斷。 ①非屏蔽中斷 (NMI):一種為外部緊急請求提供服務的中斷，不受 CPU內(nèi)部的中斷允許標志 IF的屏蔽； ②可屏蔽中斷 (INTR): CPU用來響應各種異步的外部硬件中斷的最常用方法，受 CPU內(nèi)部的 IF的控制。 ①失效 (Fault)在引起失效的指令啟動之后，執(zhí)行之前被檢測到，且在處理異常的程序執(zhí)行完后退回該條指令重新啟動并執(zhí)行完畢； ②自陷 (Trap)在產(chǎn)生自陷的指令執(zhí)行完后才被報告，且其中斷服務程序結束后是返回到主程序中該條指令的下一條指令。這類異常用于報告嚴重錯誤，一般無法繼續(xù)運行，只能終止，而由中斷服務程序重新啟動 OS并重建系統(tǒng)表格。 中斷嵌套是指在優(yōu)先級已定的情況下，低優(yōu)先級的中斷服務程序可以被高優(yōu)先級的中斷源所中斷，等高優(yōu)先級的中斷服務程序結束后，再返回去執(zhí)行被中斷的低優(yōu)先級中斷服務程序。 響應 響應 響應 8 CPU響應中斷的條件 對中斷源發(fā)出的中斷請求是否響應，視CPU內(nèi)中斷和外中斷有所不同： ?對內(nèi)中斷請求，可在當前指令執(zhí)行前或執(zhí)行后直 接轉入中斷周期，由內(nèi)部硬件自動執(zhí)行預定的操作； ?對外中斷請求，通常必須滿足以下條件才能響應： ①置位了中斷請求觸發(fā)器 每個中斷源對應一 個，通過它來保持請求信號，直至中斷響應。 具有中斷屏蔽 的中斷接口 AB15～ 0 DB7～ 0 RD WR INTR CPU AB7～ 0 地址譯碼 地址譯碼 數(shù)據(jù)總線 AB7～ 0 amp。 (STI指令就是起這種作用的，使 IF標志位置 1) ④沒有更高優(yōu)先級別的中斷請求正在被響應或 正發(fā)出、正掛起。 CPU響應中斷的條件 11 中斷處理過程 響應中斷請求 保護斷點和現(xiàn)場 開中斷 中斷服務 恢復現(xiàn)場 開中斷 中斷返回 關中斷 12 中斷處理過程 ?保護斷點和現(xiàn)場 為使中斷處理程序不影響被中斷程序運行，須首先將斷點處的有關各寄存器內(nèi)容和標志位的狀態(tài)壓入堆棧保護起來，以便中斷處理完畢后能返回原程序，從斷點開始正確執(zhí)行。 13 完成 I/O操作或異常事件處理，是整個中斷處理程序的核心。 ?恢復現(xiàn)場 多數(shù) CPU是用 POP指令把保存的斷點信息從堆棧中彈出，以達到恢復現(xiàn)場的目的 ?中斷返回 使斷點地址送回程序計數(shù)器或 CS： (E)IP，繼續(xù)執(zhí)行被中斷的程序。 15 中斷源的識別與判優(yōu) 凡有多中斷源存在時，都存在一個中斷源的識別與判優(yōu)問題。 ?如果系統(tǒng)只有一根中斷請求線或者雖有多根中斷請求線但仍比中斷源數(shù)目少時，就需要多中斷源合用一根中斷請求線，這種情況下就需要用戶自己來設計中斷源的識別與判優(yōu)邏輯。 完成這一任務的方法通常有兩種： ?程序查詢式識別與判優(yōu) ?中斷向量式識別與判優(yōu) 17 程序查詢式識別與判優(yōu) 軟件識別與判優(yōu)方法。 MPU 中斷處理器 INT D7 D6 D0 ： IACK ≥1 中斷請求鎖存器 中斷接口 CS INT0 INT1 INT7 0=I/O 1=I/O 7=I/O 中斷響應時， MPU用軟件程序讀入中斷請求鎖存器狀態(tài)，按確定的次序逐位查詢，以識別中斷請求源，當查到某位狀態(tài)有效時，便轉入相應 I/O服務程序，為該外設服務。 中斷源的識別與判優(yōu) 18 中斷處理程序 保護現(xiàn)場 讀中斷請求狀態(tài) N N 恢復現(xiàn)場 Y 7I/O請求？ 7I/O服務程序 Y 6I/O請求？ 6I/O服務程序 N Y 0I/O請求？ 0I/O服務程序 中斷返回 查詢式中斷流程圖 中斷源的識別與判優(yōu) 程序查詢式識別與判優(yōu) 19 程序查詢式識別與判優(yōu)的優(yōu)缺點： 優(yōu)點： 硬件簡單，程序?qū)哟畏置?，只要改變?序中查詢的順序而不必改變硬件連接， 即可方便地改變外設的中斷優(yōu)先級。 中斷源的識別與判優(yōu) 程序查詢式識別與判優(yōu) 20 中斷向量式識別與判優(yōu) 硬件識別與判優(yōu)方法。 具體實現(xiàn)方案有菊花鏈優(yōu)先級仲裁和并行優(yōu)先級仲裁兩種。 中斷源的識別與判優(yōu) 21 并行優(yōu)先級仲裁 其核心部件是一個優(yōu)先級編碼器和各中斷源公用的中斷向量發(fā)生器。 無論菊花鏈還是并行結構，當 MPU在中斷響應周期中收到中斷向量號后，便通過計算或查表得到中斷向量 (即中斷服務程序入口地址 )，并自動進入和執(zhí)行相應的中斷服務程序。 MPU收到中斷向量號 (8位 )后，乘以 4作為查表索引，即可查得對應的中斷向量，并將它裝入 CS:IP， 從而控制程序轉移到中斷處理程序去執(zhí)行。 實際中應用最多的典型中斷控制器芯片有： ?i8214不可編程 (8080等 8位機中采用 ) 中斷源的識別與判優(yōu) 中斷向量式識別與判優(yōu) ?i8259A可編程 (PC系列微機中廣泛采用 ) 24 8259A可編程中斷控制器 ?內(nèi)部結構與引腳功能 ?中斷工作過程 ?應用編程 25 8259A的內(nèi)部結構與引腳功能 D7～ D0 數(shù)據(jù)總線緩沖器 RD WR A0 CS CAS0 CAS1 CAS2 SP/EN ICW1 ICW2 ICW3 ICW4 讀寫電路 級