第7章 中断技术20142017
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第七章 中断技术
通常一个系统有多个中断源，而CPU同一时刻只能响 应一个中断源的请求，那么当多个中断源同时请求中断服务 时，应该先响应哪一个，有一个次序安排的问题。按中断源 的轻重缓急程度确定的优先级别，称为优先级。
优 先 级 递 增
内部中断和异常 软件中断 外部非屏蔽中断 外部可屏蔽中断
当系统具有多个中断源时，有可能同时发出请求，由 CPU按照重要性和急迫性（中断优先级别）择优响应。
一般的处理原则是： – 不同优先级同时请求，按优先级别处理。 – 低优先级中断正在处理，出现高优先级请求，转去处 理高优先级请求。 – 高优先级中断正在处理，出现低优先级请求，暂不响 应。 – 中断处理时，出现同级别请求，当前中断处理完以后 再处理新的请求。
6、 中断嵌套
当CPU正在响应某一中断源的请求，执行为其服务 的中断服务程序时，如果有优先级更高的中断源发出请求， CPU将中止正在执行的中断服务程序而转入为新的中断源 服务，等新的中断服务程序执行完后，再返回到被中止的 中断服务程序，这一过程称为中断嵌套。
10、中断标志
中断允许标志 在CPU的标志寄存器中的IF标志。表示是否可以响应 外设的中断请求。通常用1来表示允许。 在8086/8088系统中可以用CLI和STI指令来设置IF， 禁止或允许来自INTR可屏蔽中断请求引脚的中断申请。 中断请求标志 对应每个外设有一位，用来纪录外设的中断请求状态。 有请求时置1，中断处理完后清0。 在PC机中，用8259A来管理外设的中断请求，而在 8051系列的单片机中，该标志也在CPU内部。
软件中断
执行有定义的 INT n指令而引发的中断，称为软件中断
并非所有的中断号都有对应的中断服务程序 软件中断使用05H、10H~0FFH中的若干个中断号 软件中断进一步分为BIOS中断和DOS中断
优 先 级 递 增
内部中断和异常 软件中断 外部非屏蔽中断 外部可屏蔽中断
当系统具有多个中断源时，有可能同时发出请求，由 CPU按照重要性和急迫性（中断优先级别）择优响应。
一般的处理原则是： – 不同优先级同时请求，按优先级别处理。 – 低优先级中断正在处理，出现高优先级请求，转去处 理高优先级请求。 – 高优先级中断正在处理，出现低优先级请求，暂不响 应。 – 中断处理时，出现同级别请求，当前中断处理完以后 再处理新的请求。
6、 中断嵌套
当CPU正在响应某一中断源的请求，执行为其服务 的中断服务程序时，如果有优先级更高的中断源发出请求， CPU将中止正在执行的中断服务程序而转入为新的中断源 服务，等新的中断服务程序执行完后，再返回到被中止的 中断服务程序，这一过程称为中断嵌套。
10、中断标志
中断允许标志 在CPU的标志寄存器中的IF标志。表示是否可以响应 外设的中断请求。通常用1来表示允许。 在8086/8088系统中可以用CLI和STI指令来设置IF， 禁止或允许来自INTR可屏蔽中断请求引脚的中断申请。 中断请求标志 对应每个外设有一位，用来纪录外设的中断请求状态。 有请求时置1，中断处理完后清0。 在PC机中，用8259A来管理外设的中断请求，而在 8051系列的单片机中，该标志也在CPU内部。
软件中断
执行有定义的 INT n指令而引发的中断，称为软件中断
并非所有的中断号都有对应的中断服务程序 软件中断使用05H、10H~0FFH中的若干个中断号 软件中断进一步分为BIOS中断和DOS中断
《中断技术》课件
中断技术的作用
中断技术可以提高计算机的并发性和响应性，同时简化了编程模型，并支持了多任务的操作 系统、设备驱动程序和嵌入式系统的实现。
中断与轮询
与中断相比，轮询需要不停地查询外设状态，从而浪费了CPU资源，同时也无法及时响应外 设的事件。
中，如磁盘中断、网卡中断 等。
中断技术 PPT 课件
中断技术是计算机科学中重要的一个概念。本课程将介绍中断技术的基本概 念、分类、实现、编程、应用和未来发展，并探讨中断技术的重要性、优缺 点以及实际应用。快来学习吧！
什么是中断技术？
中断的定义
中断是指在程序执行过程中，CPU暂停正在执行的任务，转而去执行另一段特定的代码，当 这段代码执行完后，再回到原来的任务继续执行的过程。
2
中断向量表
中断向量表是一个预定义数组，存储了中断处理程序的入口地址，硬件设备会发 送中断号给CPU，CPU根据中断号找到相应的中断向量表地址，跳转到对应的中 断处理程序。
3
中断处理程序
由操作系统或设备驱动程序提供的中断处理程序会响应中断请求，执行相应的操 作，最后返回到原来的任务并恢复进程状态。
中断编程
总结
中断技术的重要性
中断技术的优点与缺点
中断技术是计算机科学中基础而 重要的一个概念，支撑了现代计 算机系统和各种应用程序的实现。
中断技术可以提高计算机的并发 性和响应性，同时也存在一些安 全性、复杂性和可靠性等方面的 问题。
中断技术在实际应用中的 作用
中断技术在操作系统、设备驱动 程序、嵌入式系统等领域有广泛 应用，在提高系统性能、响应速 度、商品化等方面发挥着重要作 用。
中断响应的基本框架
中断处理程序的编写方法
中断程序一般包括保存现场、处 理中断请求、恢复现场三个步骤。
中断技术可以提高计算机的并发性和响应性，同时简化了编程模型，并支持了多任务的操作 系统、设备驱动程序和嵌入式系统的实现。
中断与轮询
与中断相比，轮询需要不停地查询外设状态，从而浪费了CPU资源，同时也无法及时响应外 设的事件。
中，如磁盘中断、网卡中断 等。
中断技术 PPT 课件
中断技术是计算机科学中重要的一个概念。本课程将介绍中断技术的基本概 念、分类、实现、编程、应用和未来发展，并探讨中断技术的重要性、优缺 点以及实际应用。快来学习吧！
什么是中断技术？
中断的定义
中断是指在程序执行过程中，CPU暂停正在执行的任务，转而去执行另一段特定的代码，当 这段代码执行完后，再回到原来的任务继续执行的过程。
2
中断向量表
中断向量表是一个预定义数组，存储了中断处理程序的入口地址，硬件设备会发 送中断号给CPU，CPU根据中断号找到相应的中断向量表地址，跳转到对应的中 断处理程序。
3
中断处理程序
由操作系统或设备驱动程序提供的中断处理程序会响应中断请求，执行相应的操 作，最后返回到原来的任务并恢复进程状态。
中断编程
总结
中断技术的重要性
中断技术的优点与缺点
中断技术是计算机科学中基础而 重要的一个概念，支撑了现代计 算机系统和各种应用程序的实现。
中断技术可以提高计算机的并发 性和响应性，同时也存在一些安 全性、复杂性和可靠性等方面的 问题。
中断技术在实际应用中的 作用
中断技术在操作系统、设备驱动 程序、嵌入式系统等领域有广泛 应用，在提高系统性能、响应速 度、商品化等方面发挥着重要作 用。
中断响应的基本框架
中断处理程序的编写方法
中断程序一般包括保存现场、处 理中断请求、恢复现场三个步骤。
微型计算机原理与应用 聂伟荣 第七章 中断技术 课件
中断响应周期时序
第一个中断响应周期
T1 T2 T3 T4 T1
第二个中断响应周期
T2 T3 T4
CLK
ALE
INTA
向量类型
AD7~AD0
中断类型号的获取
对于软件中断，CPU根据指令给出的中断类型号或当 前状态得到相应的中断类型号。 对于非屏蔽中断，CPU在采样到非屏蔽中断请求时， 自动给出中断类型号2。 对于可屏蔽中断，在满足响应条件时，CPU进入连续 两个中断响应周期，每个响应周期都由4个T状态组成。 在第二个中断响应周期T2~T3状态，外设把中断向量 送到CPU的数据总线，CPU在T4状态的前沿采样数据总 线，得到中断向量号。
8088的中断管理
中断矢量表 位 于 系 统 RAM 最 底 端 的 1024 个 单 元 内 ， 即 (00000H~003FFH)单元。 每个中断矢量占用4个字节，其中低位放偏移地址， 高位放段地址。 中断矢量可分为三部分：系统专用中断，系统备用中 断和可供用户使用的中断。
中断向量表
中断系统的功能
中断系统：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。 中断系统应具有以下功能： (1) 实现中断和返回。 (2) 能实现优先权排队。 (3) 高级中断源能中断低级中断源的中断请求（中断嵌 套），并且可以暂时屏蔽同级或低级中断源的中断申 请。
中断过程
每个中断过程可分为三个阶段： 中断请求 中断响应 中断处理及返回
8259A的逻辑功能
中断请求寄存器IRR(Interrupt Request Register) 8259A有8条外界中断请求线，对应每一条请求线有相应 的触发器来保存请求信号，8个触发器组合成为IRR，用 来寄存提出请求的所有中断。 中断屏蔽寄存器IMR(Interrupt Mask Register) 可以对IRR中8级中断请求分别独立地加以禁止和允许的 寄存器。若某位置1，则与之对应的中断请求被禁止。 中断在服务寄存器ISR(In-Service Register) ISR则用来寄存存放当前正在进行服务的中断。若某位 为“1”，表示正在为相应的中断源服务。
第7章 中断技术
在执行除法指令DIV 或IDIV时，若除数为0或商超 过了寄存器所能表达的范围，则产生一个向量号 为0的内部中断，称为除法出错中断 例如： mov bl,0 idiv bl ；除数BL＝0，产生除法错中断 mov ax,200h mov bl,1 div bl ；商＝200H，不能用AL表达 ；产生除法错中断
256个中断源，每个对应一个类型码 00~FFH。 （0~255） 按中断源的不同，分类： 内部中断（软件中断） 外部中断（硬件中断）
7.2.1 8086的中断分类
INT n指令 非屏蔽中断（2型） NMI CPU中断逻辑 INTR 除法错 中断 （0型） 单步 中断 （1型） 断点 中断 （3型） 溢出 中断 （4型）
（5）指令中断—— n型中断
在执行中断调用指令INT n时产生的一个向量号 为n（0 ~ 255）的内部中断，称为指令中断 INT n 软件中断指令 类型码 说明：
① 内部中断的类型码由内部（指令或预定）提 供 ② 除单步外，不能用软件禁止（不受IF影响） ③ 没有随机性，服务处理用户安排 ④ 除单步外，优先级比硬件中断高
5、开/关中断
指令：STI → IF=1 ， 允许中断
CLI → IF=0 ， 禁止响应
7.1.5 中断优先级的排队
问题1：系统有多个中断请求， CPU如何识别中断源？
中断源的识别
7.1.5 中断优先级的排队（续1）
问题2：有多个中断同时请求， CPU如何应对？
中断优先权排队
7.1.5 中断优先级的排队（续2）
问题3：中断处理过程中， 又有中断提出请求，怎么办？
中断嵌套
7.1.5 中断优先级的排队——中断源识别和排优
给每个中断源指定一个优先权，称为中断优先级(权)
第七章 中断技术
二、8259的结构及接口信号
引脚分三组： 面向CPU的：数据D7－D0，地址CS， A0，控制RD，WR；中断INT，INTA。 面向I／O设备的：中断请求输入IR7－IR0。 面向同类芯片：级联控制SP／EN，CAS2 －CAS0。
②读/写控制逻辑�按收CPU 的读/写命令，完
成规定的操作。 其操作过程由片选CS，地址输入A0,以及 WR/RD命令共同完成。在CPU写入数据送到 相应的命令寄存器中（包括初始化命令字和 控制命令字）；在CPU读8259时，它控制相 应的寄存器内容（IRR,ISR,IMR)输出到数据 总线上 ③中断请求寄存器IRR�IR7~IR0 8条外界中断 请求输入线，IRR用来寄存正在请求服务的 所有中断.
④、给出中断服务程序的入口地址，转入相应的中断 服务程序，8088/8086是由中断源提供的中断矢量形 成中断入口地址。 ⑤、恢复现场——把所保存的各个寄存器的内容及标 志状态，从堆栈中弹出，送回CPU中原来位置。 8088/8086中，寄存器内容由POP指令实现，而状 态标志由硬件实现。 ⑥、中断返回——在中断服务程序的最后要安排一条 中断返回指令IRET，执行该指令，将堆栈内保存 的IP和CS值弹出，以返回断点处，8088／8086的 中断返回指令除恢复IP、CS外，同时恢复标志状 态，即使系统恢复中断前的开中断状态。 注：以上①②④由CPU自动完成；③⑤⑥由程序中 软件完成。
2.查询中断——用软件查询技术确中断源及优先权
例：：如将8个外设的中断请求触发器组合 起来，作为中断源寄存器, 经三态门形成 一个端口地址PS0;而将8个中断请求信号 经或门，作为INTR信号，故任一外设有 中断请求，都可向CPU送出INTR.当 CPU响应中断后，通过PS0端口把8个外 设的中断请求触发器的状态读入CPU， 逐位查询它们的状态。(P240、图7－3） 若某设备有中断请求就转到相应的中断服 务程序。
马潮老师编著--第7章 中断与中断系统
第7章 中断系统与基本应用中断是现代计算机必备的重要功能。
尤其在嵌入式系统和单片机系统中，中断扮演了非常重要的角色。
因此，全面深入的了解中断的概念，并能灵活掌握中断技术的应用，成为学习和真正掌握单片机应用非常重要的关键问题之一。
7.1 中断的基本概念中断是指计算机（MCU）自动响应一个“中断请求”信号，暂时停止（中断）了当前程序的执行，转而执行为外部设备服务的程序（中断服务程序），并在执行完服务程序后自动返回原程序执行的过程。
单片机一般都具有良好的中断系统，它的优点有：9 实现实时处理。
利用中断技术，MCU 可以及时响应和处理来自内部功能模块或外部设备的中断请求，并为其服务，以满足实时处理和控制的要求。
9 实现分时操作，提高了MCU 的效率。
在嵌入式系统的应用中可以通过分时操作的方式启动多个功能部件和外设同时工作。
当外设或内部功能部件向MCU 发出中断申请时，MCU 才转去为它服务。
这样，利用中断功能，MCU 就可以“同时”执行多个服务程序，提高了MCU 的效率。
9 进行故障处理。
对系统在运行过程中出现的难以预料的情况或故障，如掉电，可以通过中断系统及时向MCU 请求中断，做紧急故障处理。
9 待机状态的唤醒。
在单片机嵌入式系统的应用中，为了减少电源的功耗，当系统不处理任何事物，处于待机状态时，可以让单片机工作在休眠的低功耗方式。
通常，恢复到正常工作方式往往也是利用中断信号来唤醒。
7.1.1 中断处理过程在中断系统中，通常将MCU 处在正常情况下运行的程序称为主程序，把产生申请中断信号的单元和事件称为中断源，由中断源向MCU 所发出的申请中断信号称为中断请求信号，MCU 接受中断申请停止现行程序的运行而转向为中断服务称为中断响应，为中断服务的程序称为中断服务程序或中断处理程序。
现行程序打断的地方称为断点，执行完中断处理程序后返回断点处继续执行主程序称为中断返回。
这一整个的处理过程称为中断处理过程（图7-1）。
第7章 中断技术 优质课件
7.1.3 现代微机中的中断处理
1、中断处理过程
虽然不同的微型计算机的中断系统有所不同，但实 现中断时都有一个相同的中断处理过程。它包括：
中断请求 中断判优 中断响应 中断服务 中断返回
依次介绍此过程
（1） 中断请求
当外部设备要求CPU为它服务时，都要发送一 个“中断请求”信号给CPU进行中断请求；
4号向量（溢出中断） 5号向量
∶ 31号向量 32号向量
∶ 255号向量
2.N和指针
7.1.2 现代微机中的中断类型
1、外部硬件可屏蔽中断
由外部设备产生的中断请求都属于外部硬 件中断。如键盘、鼠标、扫描仪及打印机等产生 的中断就属此类。
由INTR引脚引入这些中断请求，需要使用 可编程中断控制器如8259A等对多个外部设备同时 或先后产生的中断请求按优先级排队，选取一个 当前具有最高优先级的中断请求送往INTR引脚。
CPU在执行完每条指令后去检查“中断请求” 输入线，看是否有外部发来的“中断请求”。
中断判优
A）可屏蔽中断请求由接口电路向8259A发中断请 求，经8259A处理之后通过INTR引脚向CPU发请求 信号，并且还要提供中断类型号。
– 对外部的中断申请有权决定是否予以响应： » 若允许申请，中断程序开始处用STI指令打 开中断； » 若不允许，则用CLI指令关闭中断。
7.1.1 中断的基本概念
1、中断
CPU运行程序期间，遇到某些特殊情况 （内部或外部事件），暂时中止原先程序的执 行，而转去执行一段特定的处理程序，服务完 毕，再返回去继续执行被暂时中断的程序。这 一过程就叫中断。
术语
2、中断源
引起中断的事件称为中断源。 中断源有外部中断和内部中断，内部中断由程序 预先安排的中断指令（INT n）引起，或由于 CPU运 算中产生某种错误（如除法出错、运算溢出）引起。 外部中断是外部设备或协处理器向CPU发出中断 申请引起的。
第7章 中 断
保护现场
中断服务处理
恢复现场
图7.8 8086CPU 响应 INTR 的过程
开中断STI (置FR中IF=1) 中断返回IRET
微 型 计 算 机 系 统 原 理 及 应 用 第 七 章
讨论：
（1）为什么要在中断服务程序中执行
STI 指令？
（2）STI 指令在中断服务程序中的不同
位置时，对CPU 处理中断有何影响？
IRi 得到响应。
4. 中断服务寄存器 ISR
8位寄存器，用于存放当前正在处理的
中断级，并使对应位置“1”。中断嵌套时，
可能多个位置“1”。
微 型 计 算 机 系 统 原 理 及 应 用 第 七 章
5. 中断屏蔽寄存器 IMR
8位寄存器，可对IRR起屏蔽作用，由 软件设置屏蔽位。某位置 “1”，对应 IRi 禁止产生中断。
（1）用STOS 指令填空中断向量表 假设类型号60H 的中断向量为 SEG_INTR: OFFSET_INTR。
CLI CLD MOV MOV MOV MOV STOSW
MOV STOSW STI
AX, 0 ES, AX DI, 460H ; DI 指向表中对应位置 AX, OFFSET_INTR ; 取偏移地址 ; AL[DI], AH[DI+1], DI+2DI AX, SEG_INTR ; 取段基址
服务程序入口地址)
在表中的地址 = 中断 类型号 × 4
图7.9 中断向量表
微 型 计 算 机 系 统 原 理 及 应 用 第 七 章
2. 中断向量的装入
BIOS 负责0～1FH 共32个中断向量
的装入。用户若想装入自己的中断向量 到向量表中的，可用以下方法：
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、、 、、 、、 、、 、、
CPU在执行此指令时， 某中断源发申请中断; CPU在执行完该指令后， 转去执行中断子程
地址1000:150H为断点
PUSH AX
、、 、、
IRET
2015-2-4 11
软件中断 用指令 调用中断程序
、、 、、 、、 、、 、、
1000:150H
MOV AH, 01 INT 21H CMP AL, 0Dh
8 0 8 8
当NMI上有上升沿信号
VCC A15 A16/S3 A17/S4 A18/S5 A19/S6 (HIGH)(SSO) MN/MX RD RQ/GT0(HOLD) RQ/GT1(HLDA) LOCK(WR) S2(IO/M) S1(DT/R) S0(DEN) QS0(ALE) QS1(INTA) TEST READY RESET
若 溢 出 标 志 OF 为 1 ， 在 执 行 溢 出 中 断 指 令 INTO 时，则产生一个向量号为 4 的内部中断， 被称为溢出中断 例如：
2015-2-4
23
1 0 1 1 0
0
1
1 0 1 0
24
2015-2-4
2、硬件排优
说明： ① 在链式电路中，排在链最前面的中断源优先权最 高，即由其在链中的位置决定。 ② “高级”封闭“低级” 2) 芯片——可编程的中断控制器
2015-2-4
25
7.2 8086中断系统
256个中断源，每个对应一个类型码 00~FFH。 （0~255） 按中断源的不同，分类： 内部中断（软件中断） 外部中断（硬件中断）
·可屏蔽中断（INTR引脚）——可以在CPU内部被
·不可屏蔽中断（ NMI 引脚） —— 中断请求不能在
8
CPU的内部被屏蔽掉，它一经提出CPU必须响应.
2015-2-4
2. 中断分类
Pentium中 的分类：
中断－－传统的外部中断 异常－－传统的内部软件中断＋执行指令过程中产生的错误
主要差别：
5、开/关中断
指令：STI → IF=1 ， 允许中断
CLI → IF=0 ， 禁止响应
2015-2-4 16
7.1.5 中断优先级的排队
问题1：系统有多个中断请求， CPU如何识别中断源？ 中断源的识别
2015-2-4
17
7.1.5 中断优先级的排队（续1）
问题2：有多个中断同时请求， CPU如何应对？
STI →IF=1 两种情况下，CPU自动关中断： ① 上电和复位后 ② 响应中断后
∴ 必须在进入中断服务程序后用指令开中断，以
实现中断嵌套。
2015-2-4 15
4、CPU响应中断（中断处理）过程
① 自动关中断 IF=0， TF=0，FR压栈 ② 自动保护断点（入栈），转中断服务子程序 服务 ③ 保护现场（入栈） 子程 ④ 中断服务 在适当处开中断 序 ⑤ 恢复现场（出栈） ⑥ 中断返回——自动恢复FR，断点
#
响应 2 中断请求 返回
#
响应 3 中断请求 返回
#
（中断优先级：3 >2 >1 ）
#
#
#
2015-2-4
13
7.1.4 中断处理过程
基本过程:
中断请求
各个设备异步实时提出中断请求 中断控制器按判优原则选中当前优先级 最高的中断请求，向CPU输出INTR CPU执行完当前一条指令 N
中断判优
1. 中断请求 2. 中断判优 3. 中断响应 4. 中断处理 5. 中断返回。
IF＝1：可屏蔽中断会被响应
• 开中断、允许中断、中断开放 • 执行指令STI，使IF＝1
明 确 IF 标 志 的 状 态 是 关 键
执行指令IRET恢复原IF状态
2015-2-4 31
2、软件中断——内部中断
引起的中断
------ 指 CPU 执行某些特殊操作或由 INT 指令 ① 被零除操作或OF=1时执行INTO指令引起 ② 使用DEBUG中的单步或断点设置操作引起
2015-2-4
33
⑴ 除法出错中断—— 0型中断
在执行除法指令DIV 或IDIV时，若除数为0或商超 过了寄存器所能表达的范围，则产生一个向量号 为0的内部中断，称为除法出错中断 例如：
mov bl,0 idiv bl
；除数BL＝0，产生除法错中断
mov ax,200h mov bl,1 div bl ；商＝200H，不能用AL表达 ；产生除法错中断
且服务程序完成后，返回到引起异常指令的下一条指令 处继续向下执行。（单步、溢出、INT等） 中止－－不能确定引起异常指令确切位置的异常(有时 称为夭折或失败)。（自动重启系统）
2015-2-4
10
断点概念:
、、 、、 、、 、、 、、
1000:150H
MOV AX, 0 ADD AX, DX MOV [ DI ], AX
第7章
中断技术
2015-2-4
1
第7章 中断技术
教学重点
中断概念 中断处理过程 8086中断系统
2015-2-4
2
7.1 中断技术概述
7.1.1 中断的概念
什么是中断？ 在CPU正常运行程序时， 由于内部或外部某个非预料事件的发生，
使CPU暂停正在运行的程序，
而转去执行处理引起中断事件的程序，
中断优先权排队
2015-2-4
18
7.1.5 中断优先级的排队（续2）
问题3：中断处理过程中， 又有中断提出请求，怎么办？ 中断嵌套
2015-2-4
19
7.1.5 中断优先级的排队——中断源识 别和排优
给每个中断源指定一个优先权，称为中断优先级(权)
中断源可能有多个，而CPU只有一条中断请求线 当多个中断源同时发出中断请求时， CPU 需识别中 断源
INTR 4 +5V
3 R
2
…
2015-2-4
…
D7
…
7# 外设 1 OC门
1 三态 缓冲器 2
7#I/O请求？ N 6#I/O请求？ N
Y
7#I/O服务程序
OC门
Y
6#I/O服务程序
0#I/O请求？ N 恢复现场
Y
0#I/O服务程序
图7.6 软件优先级排队电路
中断返回
图7.7 软件优先权查询 21
自动结束？ N 中断返回
CPU发中断结束命令给中断控制器 CPU执行中断返回指令IRET 返回到断点处，继续执行原程序
2015-2-4
14
3、CPU响应中断的条件
① 外设通过接口向CPU发出请求信号：
在接口中设置 中断请求触发器 中断屏蔽触发器
② CPU开中断——请求信号才能进入CPU
当前指令执行完方可响应
根据优先权排列：
① 同时申请，CPU响应优先权高的 ② 高的申请可打断低的服务（中断嵌套） 排优方法：（1）软件排优 （2）硬件排优
2015-2-4 20
1、软件排优(软件查询)
------- 各中断源的优先权主要由软件安排
D0
需简单的硬件电路
端口地址 0# 外设
中断处理程序
保护现场
读中断请求状态
1. 软件排优(软件查询)
只要任一个外设有中断请求（“1”状态）， INTR=1，CPU便可响应中断。 在中断服务子程序中：查询程序按照优先级 “高→低”顺序检测各外设状态。
2015-2-4
22
2、硬件排优
------利用专门的硬件电路或中断控制器对各中断源 的优先权进行安排 1) 硬件排优电路
INTR有效？
允许中断？
N
中断响应
向中断控制器输出 INTA 表示中断应答
CPU取下一条指令
中断控制器给CPU输出选中的中断号 CPU将中断号乘4作为向量地址， 到中断向量表获取相应的中断向量 CPU禁止中断（置标志IF=0） 保护断点信息并转向中断服务程序 中断处理 CPU执行中断服务程序完成设备请求服务 Y
2015-2-4
26
7.2.1 8086的中断分类
INT n指令 非屏蔽中断（2型） NMI CPU中断逻辑 INTR 除法错 中断 （0型） 单步 中断 （1型） 断点 中断 （3型） 溢出 中断 （4型）
…… …… ……
中 断 控 制 系 统 (Intel 8259A) 硬件中断（外部中断）
可 屏 蔽 中 断 请 求
2015-2-4 29
由INTR引脚引起的中断，称可屏蔽中断 CPU在允许的条件下，在当前指令执行结束予以响应， 同时输出可屏蔽中断响应信号INTA* CPU 是否响应 INTR 引脚上的中断请求取决于 IF 标志： IF=1，CPU响应INTR引脚上的中断请求 IF=0，CPU不响应INTR引脚上的中断请求 即当IF=0时，将INTR引脚上的中断申请屏蔽
2) 可屏蔽中断
中断类型码(向量号)来自外部中断控制器 通常需要配合中断控制器8259A共同处理可屏蔽中断 可屏蔽中断主要用于主机与外设交换数据
30
2015-2-4
3) 中断标志IF的状态
IF＝0：可屏蔽中断不会被响应
• • • • 关中断、禁止中断、中断屏蔽 系统复位，使IF＝0 任何一个中断被响应，使IF＝0 执行指令CLI，使IF＝0
CPU执行流程
非预料事件1
中断服务程序1
非预料事件 2 中断服务程序 2
2015-2-4
5
采用中断技术后微机的主要特点：
(1) 可实现CPU与I/O设备并行工作。 (2) 实现人机联系。 (3) 可进行实时处理。 (4) 能及时处理各种故障。
CPU在执行此指令时， 某中断源发申请中断; CPU在执行完该指令后， 转去执行中断子程
地址1000:150H为断点
PUSH AX
、、 、、
IRET
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软件中断 用指令 调用中断程序
、、 、、 、、 、、 、、
1000:150H
MOV AH, 01 INT 21H CMP AL, 0Dh
8 0 8 8
当NMI上有上升沿信号
VCC A15 A16/S3 A17/S4 A18/S5 A19/S6 (HIGH)(SSO) MN/MX RD RQ/GT0(HOLD) RQ/GT1(HLDA) LOCK(WR) S2(IO/M) S1(DT/R) S0(DEN) QS0(ALE) QS1(INTA) TEST READY RESET
若 溢 出 标 志 OF 为 1 ， 在 执 行 溢 出 中 断 指 令 INTO 时，则产生一个向量号为 4 的内部中断， 被称为溢出中断 例如：
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1 0 1 1 0
0
1
1 0 1 0
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2、硬件排优
说明： ① 在链式电路中，排在链最前面的中断源优先权最 高，即由其在链中的位置决定。 ② “高级”封闭“低级” 2) 芯片——可编程的中断控制器
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7.2 8086中断系统
256个中断源，每个对应一个类型码 00~FFH。 （0~255） 按中断源的不同，分类： 内部中断（软件中断） 外部中断（硬件中断）
·可屏蔽中断（INTR引脚）——可以在CPU内部被
·不可屏蔽中断（ NMI 引脚） —— 中断请求不能在
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CPU的内部被屏蔽掉，它一经提出CPU必须响应.
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2. 中断分类
Pentium中 的分类：
中断－－传统的外部中断 异常－－传统的内部软件中断＋执行指令过程中产生的错误
主要差别：
5、开/关中断
指令：STI → IF=1 ， 允许中断
CLI → IF=0 ， 禁止响应
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7.1.5 中断优先级的排队
问题1：系统有多个中断请求， CPU如何识别中断源？ 中断源的识别
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7.1.5 中断优先级的排队（续1）
问题2：有多个中断同时请求， CPU如何应对？
STI →IF=1 两种情况下，CPU自动关中断： ① 上电和复位后 ② 响应中断后
∴ 必须在进入中断服务程序后用指令开中断，以
实现中断嵌套。
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4、CPU响应中断（中断处理）过程
① 自动关中断 IF=0， TF=0，FR压栈 ② 自动保护断点（入栈），转中断服务子程序 服务 ③ 保护现场（入栈） 子程 ④ 中断服务 在适当处开中断 序 ⑤ 恢复现场（出栈） ⑥ 中断返回——自动恢复FR，断点
#
响应 2 中断请求 返回
#
响应 3 中断请求 返回
#
（中断优先级：3 >2 >1 ）
#
#
#
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7.1.4 中断处理过程
基本过程:
中断请求
各个设备异步实时提出中断请求 中断控制器按判优原则选中当前优先级 最高的中断请求，向CPU输出INTR CPU执行完当前一条指令 N
中断判优
1. 中断请求 2. 中断判优 3. 中断响应 4. 中断处理 5. 中断返回。
IF＝1：可屏蔽中断会被响应
• 开中断、允许中断、中断开放 • 执行指令STI，使IF＝1
明 确 IF 标 志 的 状 态 是 关 键
执行指令IRET恢复原IF状态
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2、软件中断——内部中断
引起的中断
------ 指 CPU 执行某些特殊操作或由 INT 指令 ① 被零除操作或OF=1时执行INTO指令引起 ② 使用DEBUG中的单步或断点设置操作引起
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⑴ 除法出错中断—— 0型中断
在执行除法指令DIV 或IDIV时，若除数为0或商超 过了寄存器所能表达的范围，则产生一个向量号 为0的内部中断，称为除法出错中断 例如：
mov bl,0 idiv bl
；除数BL＝0，产生除法错中断
mov ax,200h mov bl,1 div bl ；商＝200H，不能用AL表达 ；产生除法错中断
且服务程序完成后，返回到引起异常指令的下一条指令 处继续向下执行。（单步、溢出、INT等） 中止－－不能确定引起异常指令确切位置的异常(有时 称为夭折或失败)。（自动重启系统）
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断点概念:
、、 、、 、、 、、 、、
1000:150H
MOV AX, 0 ADD AX, DX MOV [ DI ], AX
第7章
中断技术
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第7章 中断技术
教学重点
中断概念 中断处理过程 8086中断系统
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7.1 中断技术概述
7.1.1 中断的概念
什么是中断？ 在CPU正常运行程序时， 由于内部或外部某个非预料事件的发生，
使CPU暂停正在运行的程序，
而转去执行处理引起中断事件的程序，
中断优先权排队
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7.1.5 中断优先级的排队（续2）
问题3：中断处理过程中， 又有中断提出请求，怎么办？ 中断嵌套
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7.1.5 中断优先级的排队——中断源识 别和排优
给每个中断源指定一个优先权，称为中断优先级(权)
中断源可能有多个，而CPU只有一条中断请求线 当多个中断源同时发出中断请求时， CPU 需识别中 断源
INTR 4 +5V
3 R
2
…
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…
D7
…
7# 外设 1 OC门
1 三态 缓冲器 2
7#I/O请求？ N 6#I/O请求？ N
Y
7#I/O服务程序
OC门
Y
6#I/O服务程序
0#I/O请求？ N 恢复现场
Y
0#I/O服务程序
图7.6 软件优先级排队电路
中断返回
图7.7 软件优先权查询 21
自动结束？ N 中断返回
CPU发中断结束命令给中断控制器 CPU执行中断返回指令IRET 返回到断点处，继续执行原程序
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3、CPU响应中断的条件
① 外设通过接口向CPU发出请求信号：
在接口中设置 中断请求触发器 中断屏蔽触发器
② CPU开中断——请求信号才能进入CPU
当前指令执行完方可响应
根据优先权排列：
① 同时申请，CPU响应优先权高的 ② 高的申请可打断低的服务（中断嵌套） 排优方法：（1）软件排优 （2）硬件排优
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1、软件排优(软件查询)
------- 各中断源的优先权主要由软件安排
D0
需简单的硬件电路
端口地址 0# 外设
中断处理程序
保护现场
读中断请求状态
1. 软件排优(软件查询)
只要任一个外设有中断请求（“1”状态）， INTR=1，CPU便可响应中断。 在中断服务子程序中：查询程序按照优先级 “高→低”顺序检测各外设状态。
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2、硬件排优
------利用专门的硬件电路或中断控制器对各中断源 的优先权进行安排 1) 硬件排优电路
INTR有效？
允许中断？
N
中断响应
向中断控制器输出 INTA 表示中断应答
CPU取下一条指令
中断控制器给CPU输出选中的中断号 CPU将中断号乘4作为向量地址， 到中断向量表获取相应的中断向量 CPU禁止中断（置标志IF=0） 保护断点信息并转向中断服务程序 中断处理 CPU执行中断服务程序完成设备请求服务 Y
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7.2.1 8086的中断分类
INT n指令 非屏蔽中断（2型） NMI CPU中断逻辑 INTR 除法错 中断 （0型） 单步 中断 （1型） 断点 中断 （3型） 溢出 中断 （4型）
…… …… ……
中 断 控 制 系 统 (Intel 8259A) 硬件中断（外部中断）
可 屏 蔽 中 断 请 求
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由INTR引脚引起的中断，称可屏蔽中断 CPU在允许的条件下，在当前指令执行结束予以响应， 同时输出可屏蔽中断响应信号INTA* CPU 是否响应 INTR 引脚上的中断请求取决于 IF 标志： IF=1，CPU响应INTR引脚上的中断请求 IF=0，CPU不响应INTR引脚上的中断请求 即当IF=0时，将INTR引脚上的中断申请屏蔽
2) 可屏蔽中断
中断类型码(向量号)来自外部中断控制器 通常需要配合中断控制器8259A共同处理可屏蔽中断 可屏蔽中断主要用于主机与外设交换数据
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3) 中断标志IF的状态
IF＝0：可屏蔽中断不会被响应
• • • • 关中断、禁止中断、中断屏蔽 系统复位，使IF＝0 任何一个中断被响应，使IF＝0 执行指令CLI，使IF＝0
CPU执行流程
非预料事件1
中断服务程序1
非预料事件 2 中断服务程序 2
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采用中断技术后微机的主要特点：
(1) 可实现CPU与I/O设备并行工作。 (2) 实现人机联系。 (3) 可进行实时处理。 (4) 能及时处理各种故障。