第6章輸入輸出與中斷-上海交通大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院

1、主要內(nèi)容CPU與外設(shè)之間數(shù)據(jù)傳送方式 中斷技術(shù)8086中斷系統(tǒng)和中斷處理,輸入輸出與中斷,接口電路(芯片)：CPU與外部設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)信息交換的連接電路(硬件)，簡(jiǎn)稱接口。,輸入輸出接口概述,外設(shè)種類繁多：機(jī)械式、電動(dòng)式、電子式、電磁式 信號(hào)類型復(fù)雜：數(shù)字量、模擬量、開(kāi)關(guān)量 處理信息速率相差甚遠(yuǎn)：如手動(dòng)鍵盤輸入和磁盤輸入 外設(shè)數(shù)據(jù)傳遞方式：并行，串行,進(jìn)行地址譯碼或設(shè)備選擇，以便使CPU能與某一指定的外部設(shè)備通訊；狀態(tài)信息的

2、應(yīng)答，以協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)傳送之前的準(zhǔn)備工作；進(jìn)行中斷管理，提供中斷信號(hào)；進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，如正負(fù)邏輯轉(zhuǎn)換，串行與并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等；進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，如TTL電平與MOS電平間的轉(zhuǎn)換；協(xié)調(diào)速度，如采用鎖存、緩沖、驅(qū)動(dòng)等；時(shí)序控制，提供實(shí)時(shí)時(shí)鐘信號(hào)。,接口用途小結(jié),輸入輸出接口概述,CPU對(duì)外設(shè)的輸入輸出操作類似于存儲(chǔ)器的讀寫操作，即I/O讀寫，但外設(shè)與存儲(chǔ)器有諸多不同。,CPU與外設(shè)的連接,外設(shè)與計(jì)算機(jī)的連接不能像存儲(chǔ)器那樣直接掛到總線(DB

3、、AB、CB)上，必須通過(guò)各自的專用接口電路 (接口芯片) 與主機(jī)連接。,CPU與外設(shè)的連接,接口電路基本結(jié)構(gòu)同它傳送的信息種類有關(guān)。信息可分為3類：數(shù)據(jù)信息，狀態(tài)信息，控制信息。,接口電路的基本結(jié)構(gòu),3種性質(zhì)不同信息，經(jīng)不同端口分別傳送。每個(gè)端口都有自己的端口地址，用不同的端口地址來(lái)區(qū)分不同的信息。用輸入輸出指令來(lái)尋址外設(shè)時(shí)，外設(shè)狀態(tài)作為一種輸入數(shù)據(jù)，而CPU控制命令，是作為一種輸出數(shù)據(jù)，從而可通過(guò)數(shù)據(jù)總線來(lái)分別傳送。端口地址由

4、CPU地址總線的低8位或低16位地址信息來(lái)確定，CPU根據(jù)I/O指令提供的端口地址來(lái)尋址端口，然后同外設(shè)交換信息。,接口電路的基本結(jié)構(gòu),1. 數(shù)據(jù)信息,數(shù)字量：由鍵盤、磁盤機(jī)、磁帶機(jī)、卡片機(jī)等讀入的信息，或主機(jī)送給打印機(jī)、磁盤機(jī)、磁帶機(jī)、顯示器及繪圖儀的信息。 通常為8位二進(jìn)制數(shù)或ASCII代碼。,接口電路的基本結(jié)構(gòu),模擬量：計(jì)算機(jī)用于檢測(cè)、數(shù)據(jù)采集或控制時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)信息是連續(xù)變化的物理量 (如溫度、壓力、位移等)，經(jīng)傳感器

5、把非電量轉(zhuǎn)換成電量，經(jīng)放大得到模擬電流或電壓。 計(jì)算機(jī)不能直接接收和處理模擬量，須經(jīng)A/D (模/數(shù)) 轉(zhuǎn)換，才能輸入計(jì)算機(jī)。 計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字量也須經(jīng)D/A (數(shù)/模) 轉(zhuǎn)換后才能去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。,接口電路的基本結(jié)構(gòu),開(kāi)關(guān)量：兩個(gè)狀態(tài)，如開(kāi)關(guān)的閉合/斷開(kāi)，電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)/停止，閥門的打開(kāi)/關(guān)閉等。 用一位“0”或“1”二進(jìn)制數(shù)表示。 字長(zhǎng)為8位的微機(jī)一次輸入或輸出可控制8個(gè)這類物

6、理量。,接口電路的基本結(jié)構(gòu),CPU是通過(guò)接口電路來(lái)掌握輸入輸出設(shè)備的狀態(tài)，以決定可否 輸入或輸出數(shù)據(jù)。,2. 狀態(tài)信息,外設(shè)當(dāng)前所處工作狀態(tài)信息，CPU與外設(shè)間可靠交換數(shù)據(jù)條件。,輸入時(shí)：告知CPU有關(guān)輸入設(shè)備數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)備好 (Ready=1?),輸出時(shí)：告知CPU輸出設(shè)備是否空閑 (Busy=0?),接口電路的基本結(jié)構(gòu),用于控制外設(shè)的啟動(dòng)或停止。,3. 控制信息,接口電路的基本結(jié)構(gòu),CPU與外設(shè)之間數(shù)據(jù)傳送,直接程序控制方式

7、 中斷控制方式 直接存儲(chǔ)器存?。―MA）控制方式,無(wú)條件程控傳送方式 有條件程控傳送方式（查詢方式）,僅傳輸數(shù)據(jù)信息，不傳輸控制、狀態(tài)信息,要傳輸數(shù)據(jù)、控制、狀態(tài)信息,程序傳送,CPU與外設(shè)間的數(shù)據(jù)交換在程序控制下進(jìn)行。 即IN或OUT指令控制。,無(wú)條件程序控制傳送方式 有條件程序控制傳送方式（查詢方式）,最簡(jiǎn)單的輸入/輸出控制方式，用于控制CPU與低速接口之間 的信息交換。

8、 例如，開(kāi)關(guān)、繼電器、7段顯示器、機(jī)械式傳感器等簡(jiǎn)單外設(shè)。 這類信號(hào)變化緩慢，當(dāng)需要采集這些數(shù)據(jù)時(shí)，外設(shè)已將數(shù)據(jù)準(zhǔn) 備就緒了。無(wú)需檢查端口的狀態(tài)，就可立即采集數(shù)據(jù)。 對(duì)少量數(shù)據(jù)傳送來(lái)說(shuō)，它是最省時(shí)間的一種傳送方法，適用于 各類巡回檢測(cè)和過(guò)程控制。,1. 無(wú)條件傳送（又稱同步傳送）,程序傳送,注：輸入接口為緩沖器，輸出接口為鎖存器,程序傳送,輸出數(shù)據(jù)時(shí)，一般都需要鎖存器將要輸出的數(shù)據(jù)

9、保持一段時(shí)間，其長(zhǎng)短和外設(shè)的動(dòng)作相適應(yīng)。,輸入數(shù)據(jù)時(shí)，由于數(shù)據(jù)保持時(shí)間相對(duì)于CPU的處理時(shí)間長(zhǎng)得多，故輸入端可直接用輸入緩沖器與CPU的數(shù)據(jù)總線相連。,程序傳送,無(wú)條件傳送實(shí)例:,16位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，被采集數(shù)據(jù)是8個(gè)模擬量，由繼電器繞組P0、P1 … P7分別控制觸點(diǎn)K0、K1…K7逐個(gè)接通。 每次采樣用一個(gè)4位 (每位為一個(gè)十進(jìn)制數(shù)) 數(shù)字電壓表測(cè)量，把被采樣的模擬量轉(zhuǎn)換成16位BCD代碼(即對(duì)應(yīng)4位十進(jìn)制數(shù)的4個(gè)BCD碼)

10、，高8位和低8位通過(guò)兩個(gè)不同的端口 (其地址分別為10H和11H)輸入。 CPU通過(guò)端口20H 輸出控制信號(hào),以控制某個(gè)繼電器的吸合,實(shí)現(xiàn)采集不同通道的模擬量。,程序傳送,先斷開(kāi)所有繼電器線圈及觸點(diǎn)，不采集數(shù)據(jù)。延遲一段時(shí)間后，K0閉合，采集第1個(gè)通道模擬量，保持一段時(shí)間，以使數(shù)字電壓表能將模擬電壓轉(zhuǎn)換為16位BCD碼。分別將高8位與低8位BCD碼存入內(nèi)存，完成第1個(gè)模擬量輸入與轉(zhuǎn)存。利用移位與循環(huán)實(shí)現(xiàn)8個(gè)模擬量的依次采

11、集、輸入與轉(zhuǎn)存。,采集過(guò)程要求：,觸點(diǎn),線圈,輸出端口,輸入端口,,程序傳送,START: MOV DX, 0100H ; 01H→DH，置吸合第1個(gè)繼電器代碼 ; 00H→DL，置斷開(kāi)所有繼電器代碼 LEA BX, DSTOR ;

12、置輸入數(shù)據(jù)緩沖器的地址指針 XOR AL, AL ; 清AL及進(jìn)位位CFAGAIN: MOV AL, DL OUT 20H, AL ;斷開(kāi)所有繼電器線圈 CALL NEAR DELAY1 ;模擬繼電器觸點(diǎn)釋放時(shí)間 MOV AL

13、, DH OUT 20H, AL ;先使P0吸合 CALL NEAR DELAY2 ;模擬觸點(diǎn)閉合及數(shù)字電壓表轉(zhuǎn)換時(shí)間 IN AX, 10H ;輸入 MOV [BX], AX ;存入內(nèi)存

14、 INC BX INC BX RCL DH, 1 ;DH左移(大循環(huán))1位，為下一個(gè)觸點(diǎn)吸合作準(zhǔn)備 JNC AGAIN ;8位都輸入完了嗎？沒(méi)有，則循環(huán)DONE： ;輸入已完，則執(zhí)行

15、別的程序段。,程序傳送,,2. 程序查詢傳送 (條件傳送—異步傳送),也是一種程序傳送，與無(wú)條件同步傳送不同，是有條件的異步傳送。 條件是：在執(zhí)行輸入(IN指令)或輸出(OUT指令)前，先查詢接口中狀態(tài)寄存器的狀態(tài)。 輸入時(shí)，由狀態(tài)信息指示要輸入數(shù)據(jù)是否已“準(zhǔn)備就緒”； 輸出時(shí)，由它指示輸出設(shè)備是否“空閑”，由此條件來(lái)決定執(zhí)行輸入或輸出。,程序傳送,,程序查詢輸入,數(shù)據(jù)與狀態(tài)必須有不同的端口分別輸入至CPU

16、數(shù)據(jù)總線。,,,,,讀入數(shù)據(jù)命令使?fàn)顟B(tài)信息清0，為下次輸入新數(shù)據(jù)做準(zhǔn)備。,程序傳送,讀入的數(shù)據(jù)是８位，而讀入的狀態(tài)信息往往是1位，因此， 不同的外設(shè)其狀態(tài)信息可使用同一個(gè)端口，只要使用不同 的位就可以。,,程序查詢輸入的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息,程序傳送,POLL:　IN AL, STATU_SPORT ; 讀狀態(tài)端口的信息 　　 TEST AL, 80 H ; 設(shè)“準(zhǔn)備就緒

17、”(READY)信息 ; 在D7位 JE POLL ; 未“準(zhǔn)備就緒”，則循環(huán)再查 IN AL, DATA_PORT ; 已“準(zhǔn)備就緒”(READY=1)，

18、 ; 則讀入數(shù)據(jù),,查詢輸入方式的程序,程序傳送,,程序查詢輸出,輸出時(shí)CPU也必須了解外設(shè)狀態(tài)，看外設(shè)是否有“空閑” ，若有“ 空閑 ”，則CPU執(zhí)行輸出指令；否則就等待再查。 　因此，接口電路中也必須要有狀態(tài)信息的端口。,,,,,,,,,程序傳送,,程序查詢輸出的端口信息,程序傳送,POLL: IN AL, STAT

19、US_PORT ;查狀態(tài)端口中的狀態(tài)信息D7 TEST AL, 80H JNE POLL 　 ;D7=1, 即忙線=1, 則循環(huán)再查 MOV AL, STORE 　 ;否則, 外設(shè)空閑, 由內(nèi)存讀取數(shù)據(jù) OUT DATA_PORT, AL ;輸出到DATA地址

20、端口單元,,程序查詢輸出部分的程序,STATUS_PORT和DATA_PORT為狀態(tài)和數(shù)據(jù)端口的符號(hào)地址； STORE為待輸出數(shù)據(jù)的內(nèi)存單元的符號(hào)地址。,程序傳送,8個(gè)模擬量輸入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用查詢方式與CPU傳送信息。,,3. 采用查詢方式的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),,,,,,該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用到了3個(gè)端口，它們有各自的地址。,,,,程序傳送,初始化。先停止A/D轉(zhuǎn)換。啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，查輸入狀態(tài)信息READY。當(dāng)輸入數(shù)據(jù)已轉(zhuǎn)換完（

21、REA=1，即準(zhǔn)備就緒），則經(jīng)由端口3輸入至CPU的累加器AL中，并轉(zhuǎn)送內(nèi)存。設(shè)置下一個(gè)內(nèi)存單元與下一個(gè)輸入通道，循環(huán)8次。,,采集過(guò)程要求：,程序傳送,,程序傳送,CPU從接口狀態(tài)端口中讀入外設(shè)狀態(tài)信息“READY”或“BUSY”。根據(jù)讀入的狀態(tài)信息進(jìn)行判斷。 程序查詢輸入時(shí)，若READY=0，則外設(shè)數(shù)據(jù)未準(zhǔn)備好，CPU繼續(xù)等待查詢，直至READY=1，執(zhí)行下一步操作; 程序查詢輸出時(shí)，若BUSY=1，則外

22、設(shè)正在“忙”，CPU繼續(xù)等待查詢，直至BUSY=0時(shí)，執(zhí)行下一步操作。執(zhí)行輸入/輸出指令，進(jìn)行I/O傳送。完成數(shù)據(jù)的輸入/輸出，同時(shí)將外設(shè)的狀態(tài)信息復(fù)位，一個(gè)8位的數(shù)據(jù)傳送結(jié)束。,4. 程序查詢輸入/輸出傳送方式的執(zhí)行過(guò)程,程序傳送,當(dāng)計(jì)算機(jī)工作任務(wù)較輕或CPU不太忙時(shí)，可以應(yīng)用程序查詢輸入/輸出傳送方式，它能較好地協(xié)調(diào)外設(shè)與CPU之間定時(shí)的差別；程序和接口電路比較簡(jiǎn)單。 主要缺點(diǎn)是：CPU必須作程序等待循環(huán)，不斷測(cè)試外設(shè)的

23、狀態(tài)，直至外設(shè)為交換數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒時(shí)為止。這種循環(huán)等待方式很花費(fèi)時(shí)間，大大降低了CPU的運(yùn)行效率。,5. 小結(jié),程序傳送,程序查詢方式降低了CPU運(yùn)行效率，在實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中，往往有數(shù)十乃至數(shù)百個(gè)外設(shè)，由于工作速度不同，要求CPU服務(wù)隨機(jī)的，有些要求很急迫。 若用查詢方式除浪費(fèi)大量等待查詢時(shí)間外，還很難使每一個(gè)外設(shè)都能工作在最佳工作狀態(tài)。 為提高CPU執(zhí)行有效程序的工作效率和提高系統(tǒng)中多臺(tái)外設(shè)的工作效率，可以讓外設(shè)處于能

24、主動(dòng)申請(qǐng)中斷的工作方式，當(dāng)有多個(gè)外設(shè)及速度不匹配時(shí)，尤為重要。,中斷傳送,中斷是外設(shè)或其他中斷源中止CPU當(dāng)前正在執(zhí)行程序，而轉(zhuǎn)向?yàn)樵撏庠O(shè)服務(wù)的程序，一旦服務(wù)結(jié)束，又返回原程序繼續(xù)工作。 外設(shè)處理數(shù)據(jù)期間，CPU不必浪費(fèi)大量時(shí)間去查詢其狀態(tài)，只待外設(shè)處理完畢主動(dòng)向CPU提出請(qǐng)求。 CPU在每一條指令執(zhí)行的結(jié)尾階段，均查詢是否有中斷請(qǐng)求信號(hào)，若有，則暫停執(zhí)行現(xiàn)行程序，轉(zhuǎn)去為申請(qǐng)中斷的某個(gè)外設(shè)服務(wù)。,中斷傳送,需由CPU

25、通過(guò)程序來(lái)傳送數(shù)據(jù)，并在處理中斷時(shí)，還要“保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)”和“恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)”，要占用一定時(shí)間。 對(duì)于高速外設(shè)以及成組交換數(shù)據(jù)的場(chǎng)合，顯得太慢。,優(yōu)點(diǎn)：大大提高了CPU工作效率。,缺點(diǎn)：,中斷傳送,,由專門硬件電路執(zhí)行I/O交換，外設(shè)接口直接與內(nèi)存進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳送，而不必經(jīng)過(guò)CPU。 不必進(jìn)行保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)等額外操作，便可實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)器直接存取。 這種專門的硬件電路就是DMA控制器，簡(jiǎn)稱為DMAC。,直接存儲(chǔ)器存取 (DMA)傳

26、送,DMA (Direct Memory Access) 方式,優(yōu)點(diǎn)：速度快，數(shù)據(jù)傳送的速率只受存儲(chǔ)器訪問(wèn)的限制。 CPU不參與操作，省去取指令，指令譯碼、存取數(shù)等。 缺點(diǎn)：硬件電路較復(fù)雜。,中斷概述,中斷,CPU在執(zhí)行正常程序時(shí)，為處理一些緊急發(fā)生的情況，暫時(shí)中止當(dāng)前程序，轉(zhuǎn)而對(duì)該緊急事件進(jìn)行處理（中斷服務(wù)程序），并在處理完后返回正常程序的過(guò)程。,1. 中斷常用術(shù)語(yǔ),中斷源,引起中斷的事件或原

27、因，或發(fā)出中斷申請(qǐng)的來(lái)源。,外部設(shè)備：中、慢速外設(shè)，如鍵盤、打印機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換器等。 高速外設(shè)，如磁盤或磁帶，向CPU提出總線請(qǐng)求，進(jìn)行DMA傳送。,實(shí)時(shí)時(shí)鐘：在自動(dòng)控制中，常遇到定時(shí)檢測(cè)與控制，這時(shí)可采用外部時(shí)鐘電路。,故障源：計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)有故障自動(dòng)檢測(cè)裝置，如發(fā)生運(yùn)算出錯(cuò)、存儲(chǔ)器讀出出錯(cuò)、外部設(shè)備故障、電源掉電等意外事件時(shí)，這些裝置都能使CPU中斷，進(jìn)行相應(yīng)的中斷處理。,為調(diào)試程序設(shè)置的中斷源：CPU執(zhí)行了特殊指令(自陷指令

28、）或由硬件電路引起的中斷，如斷點(diǎn)設(shè)置、單步調(diào)試等。,中斷概述,中斷向量,中斷服務(wù)子程序的入口地址，即中斷服務(wù)子程序的第一條指令的地址在存儲(chǔ)器中的存放位置。,中斷向量表,中斷向量構(gòu)成的表格，位于存儲(chǔ)器的最低地址單元。,中斷概述,執(zhí)行的現(xiàn)行程序被中斷時(shí)的下一條指令的地址，又稱斷點(diǎn)地址。,斷點(diǎn),中服程序中應(yīng)保護(hù)和恢復(fù)的相關(guān)信息。,現(xiàn)場(chǎng),中斷概述,中斷優(yōu)先級(jí),系統(tǒng)中多個(gè)中斷源同時(shí)提出中斷請(qǐng)求時(shí)，需按中斷的輕重緩急給每個(gè)中斷源指定一個(gè)優(yōu)先級(jí)別。,

29、中斷嵌套,中斷服務(wù)程序運(yùn)行中響應(yīng)更高級(jí)別中斷請(qǐng)求。,中斷概述,處理器對(duì)各類中斷的中斷源進(jìn)行的統(tǒng)一編號(hào)n，n的取值范圍是0~255。,中斷類型號(hào),中斷分類,中斷概述,2. 中斷系統(tǒng)功能,中斷源發(fā)出中斷請(qǐng)求，CPU決定是否響應(yīng)，若響應(yīng)，則保護(hù)斷點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)，轉(zhuǎn)入相應(yīng)中斷服務(wù)程序，中斷服務(wù)結(jié)束后，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)和斷點(diǎn)，繼續(xù)執(zhí)行原程序。,能響應(yīng)中斷、處理中斷及返回,中斷概述,能實(shí)現(xiàn)優(yōu)先權(quán)排隊(duì),按各中斷請(qǐng)求的重要程度排列CPU響應(yīng)的次序稱為中斷優(yōu)先級(jí)。即

30、同時(shí)有多個(gè)中斷請(qǐng)求到來(lái)時(shí)，CPU會(huì)首先響應(yīng)和處理優(yōu)先級(jí)別最高的中斷請(qǐng)求。中斷優(yōu)先級(jí)的實(shí)現(xiàn)可以用軟件或硬件設(shè)置。,中斷概述,高級(jí)中斷源能中斷低級(jí)的中斷處理,兩重中斷(或兩級(jí)嵌套)，還可進(jìn)行多重中斷 (或多級(jí)嵌套)。,中斷概述,中斷除能解決快速CPU與中、慢速外設(shè)速度不匹配的矛盾，以提高主機(jī)的工作效率之外，在實(shí)現(xiàn)分時(shí)操作、實(shí)時(shí)處理、故障處理、多機(jī)連接以及人機(jī)聯(lián)系等方面均有廣泛的應(yīng)用。,4. 中斷的應(yīng)用,中斷概述,單個(gè)中斷源的中斷過(guò)程,包括

31、：中斷請(qǐng)求中斷響應(yīng)中斷處理中斷返回等環(huán)節(jié)。,1. 中斷源向CPU發(fā)中斷請(qǐng)求信號(hào)的條件,設(shè)置中斷請(qǐng)求觸發(fā)器 設(shè)置中斷屏蔽觸發(fā)器,中斷源通過(guò)其接口電路向CPU發(fā)中斷請(qǐng)求信號(hào)的。該信號(hào)能否發(fā)給CPU，需滿足2個(gè)條件：,單個(gè)中斷源的中斷過(guò)程,2. CPU響應(yīng)中斷的條件,CPU開(kāi)放中斷 CPU在現(xiàn)行指令結(jié)束后響應(yīng)中斷,單個(gè)中斷源的中斷過(guò)程,3. CPU響應(yīng)中斷及處理過(guò)程,關(guān)中斷保留斷點(diǎn)保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)給出中斷入口(地址)，轉(zhuǎn)入相應(yīng)中

32、斷服務(wù)程序恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)中斷與返回,單個(gè)中斷源的中斷過(guò)程,中斷優(yōu)先權(quán),實(shí)際系統(tǒng)中具有多個(gè)中斷源，CPU的可屏蔽中斷請(qǐng)求線往往 只有一條。 要求CPU按多個(gè)中斷源優(yōu)先權(quán)由高至低依次來(lái)響應(yīng)中斷申請(qǐng)。 CPU正在處理中斷時(shí)，要能響應(yīng)更高級(jí)的中斷申請(qǐng)，而屏蔽掉同級(jí)或低級(jí)的中斷申請(qǐng)。,CPU可通過(guò)軟件查詢技術(shù)或硬件排隊(duì)電路兩種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)按中斷優(yōu)先權(quán)對(duì)多個(gè)中斷源的管理，也有專門用于協(xié)助CPU 按中斷優(yōu)先權(quán)處理多個(gè)中斷源

33、的中斷控制芯片，如8259A芯片。,中斷優(yōu)先權(quán),,了解內(nèi)容,簡(jiǎn)要、靈活、多用采用中斷向量結(jié)構(gòu)每個(gè)中斷給定一個(gè)中斷類型號(hào)，供CPU識(shí)別可處理256種類型中斷中斷可來(lái)自外部，即由硬件產(chǎn)生中斷可來(lái)自內(nèi)部，即由軟件（中斷指令）產(chǎn)生滿足某些特定條件(陷阱)后引發(fā)CPU中斷,8086中斷系統(tǒng),,1. 外部中斷,8086 CPU有2條引腳供外部中斷源請(qǐng)求中斷： 一條是高電平有效的可屏蔽中斷INTR； 另一條是正跳變有效的非

34、屏蔽中斷NMI。,8086中斷系統(tǒng),,可屏蔽中斷,CPU的INTR引腳上出現(xiàn)的請(qǐng)求信號(hào)須保持到當(dāng)前指令的結(jié)束。 每條指令最后一個(gè)時(shí)鐘周期CPU對(duì)INTR引腳采樣，如采樣到 有中斷請(qǐng)求信號(hào)產(chǎn)生，是否響應(yīng)取決于標(biāo)志寄存器中IF狀態(tài)。,若IF=0，CPU處于關(guān)中斷狀態(tài)，不響應(yīng)INTR；,若IF=1，CPU處于開(kāi)中斷狀態(tài)，響應(yīng)INTR，并通過(guò)INTA引腳 發(fā)回響應(yīng)信號(hào)，啟動(dòng)中斷過(guò)程。,8086中斷系統(tǒng),8086中斷

35、系統(tǒng),CPU的NMI引腳上出現(xiàn)一上升沿的邊沿觸發(fā)有效請(qǐng)求信號(hào)時(shí)，它將由CPU內(nèi)部的鎖存器將其鎖存起來(lái)。 要求請(qǐng)求脈沖的有效寬度大于兩個(gè)時(shí)鐘周期。 一旦此中斷請(qǐng)求信號(hào)產(chǎn)生，不管標(biāo)志位IF的狀態(tài)，CPU立即響應(yīng)。,非屏蔽中斷,非屏蔽中斷源有3種：系統(tǒng)板上RAM的奇偶校驗(yàn)錯(cuò)，擴(kuò)展槽中的I/O通道錯(cuò)，浮點(diǎn)運(yùn)算協(xié)處理器8087的中斷請(qǐng)求, 3個(gè)中斷源均可獨(dú)立申請(qǐng)中斷。,8086中斷系統(tǒng),8086中斷系統(tǒng),執(zhí)行除法指令時(shí)，若發(fā)現(xiàn)

36、除數(shù)為0或商數(shù)超過(guò)了寄存器所能表達(dá)的范圍，立即產(chǎn)生一個(gè)類型為0的內(nèi)部中斷，CPU轉(zhuǎn)向除法出錯(cuò)的中斷服務(wù)程序。 優(yōu)先級(jí)最高的一種內(nèi)部中斷。,,2. 內(nèi)部中斷,除法出錯(cuò)中斷－類型0,8086中斷系統(tǒng),若上一條指令執(zhí)行結(jié)果使溢出標(biāo)志OF=1，則在執(zhí)行溢出中斷指令I(lǐng)NTO時(shí)，引起類型4的內(nèi)部中斷，CPU轉(zhuǎn)入對(duì)溢出錯(cuò)誤進(jìn)行處理的中斷服務(wù)程序。 若OF=0 時(shí)，則本指令執(zhí)行空操作，程序執(zhí)行下一條指令。 INTO指令常常

37、緊跟在算術(shù)運(yùn)算指令之后，以便在該指令執(zhí)行產(chǎn)生溢出時(shí)由INTO指令進(jìn)行特殊的處理。,,溢出中斷－類型4,8086中斷系統(tǒng),,單步中斷－類型1,TF=1，單步工作方式，即CPU每執(zhí)行完一條指令后就自動(dòng)地產(chǎn)生一個(gè)類型1的內(nèi)部中斷，程序控制將轉(zhuǎn)入單步中斷服務(wù)程序。,,單步中斷方式是一種很有用的調(diào)試手段。,8086中斷系統(tǒng),,斷點(diǎn)中斷－ 類型3,用中斷指令I(lǐng)NT 3設(shè)置程序斷點(diǎn)，執(zhí)行該指令以后就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷類型為3的內(nèi)部中斷。 斷點(diǎn)中斷指

38、令主要用于軟件調(diào)試中，程序員可用它在程序中設(shè)置一個(gè)程序斷點(diǎn)。,8086中斷系統(tǒng),,用戶定義的軟件中斷－ 類型n,內(nèi)部中斷中有一個(gè)可由用戶定義的中斷指令I(lǐng)NT n，第1個(gè)字節(jié)為INT的操作碼，第2個(gè)字節(jié)n是它的中斷類型號(hào)。 中斷類型號(hào)n由程序員編程時(shí)給定，用它指出中斷服務(wù)程序的入口地址。,8086中斷系統(tǒng),中斷類型對(duì)應(yīng)256個(gè)中斷入口； 每個(gè)入口應(yīng)包含4個(gè)字節(jié)： 2個(gè)低地址字節(jié)是IP偏移量； 2個(gè)高

39、地址字節(jié)是CS基址； 中斷入口地址表需占用1K字節(jié)的存儲(chǔ)空間，且設(shè)置在存儲(chǔ)器的最低端，即000H～3FFH。,外設(shè)通過(guò)接口將中斷類型號(hào)n放在數(shù)據(jù)總線上，CPU對(duì)n乘以4得到指向入口地址的首字節(jié);,4n和4n+1單元中存放的是入口的偏移地址，4n+2和4n+3單元中存放的是入口的段地址。,8086中斷系統(tǒng),,3. 內(nèi)部中斷的特點(diǎn),內(nèi)部中斷由一條INT n指令直接產(chǎn)生。除單步中斷外，所有內(nèi)部中斷都不能被屏蔽。所有內(nèi)部中斷都

40、沒(méi)有中斷響應(yīng)總線周期，因?yàn)閮?nèi)部中斷不必通過(guò)查詢外部來(lái)獲得中斷類型號(hào)。除單步中斷外，所有內(nèi)部中斷優(yōu)先權(quán)比外部中斷優(yōu)先權(quán)高。單步中斷是逐條地跟蹤調(diào)試，而斷點(diǎn)中斷 INT 3 是逐段地調(diào)試，它們均可用中斷服務(wù)程序在屏幕上顯示有關(guān)的各種信息。,8086中斷系統(tǒng),,1. 中斷處理的基本過(guò)程,中斷請(qǐng)求中斷響應(yīng)中斷處理中斷返回,8086中斷系統(tǒng)過(guò)程,,2. 同時(shí)發(fā)生多個(gè)中斷的處理過(guò)程,8086中斷系統(tǒng)過(guò)程,,放在存儲(chǔ)單元地址的最低部位，00

41、000H~003FFH之間，占有1K字節(jié)的存儲(chǔ)空間。 中斷向量表分成256組，每組由兩個(gè)字（即4個(gè)字節(jié)）組成一個(gè)雙字長(zhǎng)的指針。,高地址中存放的是中斷服務(wù)程序入口地址的CS，低地址字是IP。 CPU通過(guò)CS和IP值得到一個(gè)20位中斷服務(wù)程序的實(shí)際入口地址。,中斷向量表,,如：中斷類型號(hào)為8，中斷向量表的第9個(gè)入口，該向量的第1字節(jié)的地址為： 8x4=32=00100000B=20H 若CS=1000