微机原理与接口 第7章_中断技术及8086中断系统.ppt

7.3中断技术图7.10中断过程示意图2．中断源
任何能够引发中断的事件都称为中断源，可分为硬件中断源和软件中断源两类。
硬件中断源主要包括外设(如键盘、打印机等)、数据通道(如磁盘机、磁带机等)、时钟电路(如定时计数器8253)和故障源(如电源掉电)等；
软件中断源主要包括为调试程序设置的中断(如断点、单步执行等)、中断指令(如INT21H等)以及指令执行过程出错(如除法运算时除数为零)等。3．中断处理过程
对于一个中断源的中断处理过程应包括以下几个步骤，
即中断请求、中断响应、保护断点、中断处理和中断返回。
1)中断请求
中断请求是中断源向CPU发出的请求中断的要求。
软件中断源是在CPU内部由中断指令或程序出错直接引发中断；硬件中断源必须通过专门的电路将中断请求信号传送给CPU，CPU也有专门的引脚接收中断请求信号。例如，8086/8088CPU用INTR引脚(可屏蔽中断请求)和NMI引脚(非屏蔽中断请求)接收硬件中断请求信号。一般外设发出的都是可屏蔽中断请求。图7.11中断请求与屏蔽接口电路2)中断响应
响应时刻：CPU在每条指令执行的最后一个时钟周期检测其中断请求输入端，判断有无中断请求，若CPU接收到了中断请求信号，且此时CPU内部的中断允许触发器的状态为1，则CPU在现行指令执行完后，发出INTA信号响应中断。
从图7.11中可以看到，一旦进入中断处理，立即清除中断请求信号。这样可以避免一个中断请求被CPU多次响应。
图7.12给出了CPU内部产生中断响应信号的逻辑电路。对于8086/8088CPU可以用开中断(STI)或关中断(CLI)指令来改变中断允许触发器(即IF标志位)的状态。图7.12CPU内部设置中断允许触发器3)保护断点
CPU一旦响应中断，需要对其正在执行程序的断点信息进行保护，以便在中断处理结束后仍能回到该断点处继续执行。对于8086/8088CPU，保护断点的过程由硬件自动完成，主要工作是关中断、将标志寄存器内容入栈保存以及将CS和IP内容入栈保存。保护现场和恢复现场一般用PUSH和POP指令实现，所以要特别注意寄存器内容入栈和出栈的次序。
4)中断处理
中断处理的过程实际就是CPU执行中断服务程序的过程。用户编写的用于CPU为中断源进行中断处理的程序称为中断服务程序。由于不同中断源在系统中的作用不同，所要完成的功能不同，因此，不同中断源的中断服务程序内容也各不相同。例如，对于图7.11所示的输入设备，其中断服务程序的主要任务是用输入指令(IN)从接口中的数据端口向CPU输入数据。5)中断返回
执行完中断服务程序，返回到原先被中断的程序，此过程称为中断返回。为了能正确返回到原来程序的断点处，在中断服务程序的最后应专门放置一条中断返回指令(如8086/8088的IRET指令)。中断返回指令的作用实际上是恢复断点，也就是保护断点的逆过程。7.3.2中断优先级和中断的嵌套
1．中断优先级
中断请求是随机发生的，当系统具有多个中断源时，有时会同时出现多个中断请求，CPU只能按一定的次序予以响应和处理，这个响应的次序称为中断优先级。对于不同级别的中断请求，一般的处理原则是：
(1)不同优先级的多个中断源同时发出中断请求，按优先级由高到低依次处理。(2)低优先级中断正在处理，出现高优先级请求，应转去处理高优先级请求，服务结束后再返回原优先级较低的中断服务程序继续执行。
(3)高优先级中断正在处理，出现低优先级请求，可暂不响应。
(4)中断处理时，出现同级别请求，应在当前中断处理结束以后再处理新的请求。2．中断优先级的确定
在微机系统中通常用三种方法来确定中断源的优先级别，即软件查询法、硬件排队电路法和专用中断控制芯片法。本节简要介绍前两种方法，第三种方法将在本章的最后一节作详细介绍。
1)软件查询法
软件查询法需要简单的硬件电路支持。以8个中断源为例，其硬件电路如图7.13所示，将8个外设的中断请求组合起来作为一个端口(中断寄存器)，并将各个外设的中断请求信号相或，产生一个总的INT信号。图7.13软件查询法的硬件电路图7.14软件查询方式的流程图对于图7.13所示电路，设中断寄存器端口号为n，则软件查询的程序段如下：
IN AL，n
TEST AL，80H ；1号外设有请求?
JNZ II1 ；有，转1号中断服务程序
TEST AL，40H ；2号外设有请求?
JNZ II2 ；有，转2号中断服务程序
可以看出，采用软件查询方式，各中断源的优先级是由查询顺序决定的，最先查询的设备，其优先级最高，最后查询的设备，其优先级最低。
采用软件查询方式的优点是节省硬件。但是，由于CPU每次响应中断时都要对各中断源进行逐一查询，所以其响应速度较慢。对于优先级较低的中断源来说，该缺点更为明显。2)硬件排队电路
采