qs微机原理第08章.pdf

第八章中断系统
BUPT

主要内容

„中断的基本概念

„8086/8088CPU的中断系统

„8259A的中断工作过程和工作方式

„中断服务程序的编写
6学时
8.1中断的基本概念
BUPT
一、问题的提出
早期的计算机没有中断系统。那时CPU和
外设之间的信息交换是通过程序查询方式传递
的。CPU需要不断查询外设的状态，实现信息
交换。
现在的CPU工作速度很快，CPU启动外设
输入/输出一字节的数据，通常只执行一、两
条指令，仅需微秒级的时间，而外设的工作速
度一般在毫秒级以上。所以，CPU和外设之间
交换信息采用程序查询方式，会使得CPU的大
部分时间都浪费在反复查询上。为了解决“快
速CPU”与“慢速外设”之间速度不匹配问题，
一方面要提高外设的工作速度，另一方面，发
展了中断的概念。
二、中断、中断系统、中断源和中断分类
1、中断：是指计算机的CPU暂时中止它正在执行的主
BUPT程序，转去执行请求中断的那个外设或事件的中断服
务（处理）程序，待处理完后，又返回到被中止了的
程序。
2、中断系统：计算机所具有的上述功能，称为中断功
能。为了实现中断功能而设置的各种硬件和软件统称
为中断系统。
3、中断源：引起中断的原因或发出中断申请的来源，
称为中断源。有以下几种：
（1）一般的输入/输出设备，如键盘，打印机
（2）数据通道中断源，如磁盘
（3）软件设置的中断源，如程序中的中断指令INTn
（4）故障请求中断源，如电源掉电、运算溢出
（5）为调试程序而设置的中断源，如断点或单步执
行方式.
4、中断分类
中断分外部中断和内部中断两大类；其中外部中断
BUPT分为两类：
⑴可屏蔽中断INTR，由标志寄存器中的IF位控制；
⑵不可屏蔽中断NMI，不受IF位控制
三、中断系统的功能
1、实现中断和返回：当某一中
断源发出中断申请时，若CPU响应
该请求，则在现行指令执行完后，
保存断点/标志，然后转到需要处
理的中断源的中断服务程序入口，
同时清除中断请求触发器。当中
断处理结束后，恢复断点/标志，
使CPU返回，继续执行主程序。
8.1中断的基本概念
BUPT
2、能实现优先权排队：设计者事先根据任务的轻重
缓急，给每个中断源确定一个中断优先权级别，当
多个中断源同时发出中断申请时，先响应级别高的
再响应级别低的中断申请。

3、高级中断源能中断低级的中断处理：类似于子程
序嵌套。当前正在执行中断服务子程序，又发生了
新的中断请求，如果新的中断请求比正在处理的中
断源同级或更低级，则CPU就先不响应新的中断请
求，直至正在处理的中断服务程序执行完后，才去
处理新的中断请求。
8.1中断的基本概念
BUPT
四、中断处理过程
1、CPU响应中断的条件
(1)设置中断请求触发器：每一个中断源，要能发出
中断请求信号，且这个信号能保持着，直到CPU响
应这个中断后，才可清除中断请求。所以要求每一
个中断源有一个中断请求触发器。
(2)设置中断屏蔽触发器：在实际系统中往往是多中
断源，为了灵活控制，在每个外设的接口电路中增
加一个中断屏蔽触发器，只有该触发器为1时，外
设的中断才能被送至CPU
8.1中断的基本概念
BUPT

具有中断请求与中断屏蔽的接口电路
8.1中断的基本概念
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(3)对可屏蔽中断：CPU需开放中断，即CPU内部设
置的中断允许触发器=1，此触发器可用开中断指令
（STI)置1，用关中断指令(CLI)清0。实际上就是
标志寄存器中的IF位=1，表示开放可屏蔽中断。
8.1中断的基本概念
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(4)无总线请求：别的微处理器或DMAC没有
发出总总线请求信号。
(5)对可屏蔽中断:无非屏蔽中断请求。
(6)CPU在现行指令结束后响应中断:
中断源向CPU发中断请求是随机的，大多数
CPU在现行指令周期结束时检测有无中断请
求。8086CPU在每条指令的最后一个机器周
期的最后一个时钟周期检测中断请求信号输
入线INTR。
2、CPU对中断的响应过程
满足前述条件，即转入中断周期：
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1）关中断：CPU发出中断响应信号的同时，自动关
中断。
2）保存断点：硬件自动完成。
3）给出中断入口地址：由中断矢量形成，自动完
成。
4）保护现场：把各寄存器的内容入栈保存，在中断
服务子程序中完成。
5）开中断：（如果允许中断嵌套）
5）执行中断服务程序
5）关中断：（如果允许中断嵌套）
6）恢复现场；把先前压栈的寄存器恢复
7）开中断与返回：执行IRET指令，自动完成
可屏蔽中断时序流程图可屏蔽中断响应服务及返回流程图

BUPT

中断服务程序

IRET
指令
8.1中断的基本概念
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中断的工作过程可分为五大步骤：
即中断请求、中断判优、中断响应、中