7.3 程序中断方式

第7.3 中断控制技术7.3.1 中断的基本概念一、数据传送控制方式1.查询方式CPU随时询问接口数据传送完毕或数据准备情况。

在查询方式下，CPU完成下列操作：·CPU向接口发出传送命令、输入/输出数据命令。

·CPU查询接口状态，数据发送是否完毕或输入数据是否准备好。

·如接口状态允许发送，则CPU向接口发送数据；如输入数据准备好，则CPU取回数据。

2.中断方式中断方式，CPU不用定时查询接口状态，而是由接口逻辑在数据发送完毕或接收数据准备好时通知CPU，CPU则暂时中止当前的操作转去完成中断源的数据发送或接收数据。

3.DMA方式DMA方式是数据不经过CPU在存储器与外设之间直接传送的操作方式，DMA适合大量的高速数据传送，如存储器与磁盘之间的数据传送。

二、什么是中断中断---计算机的CPU正在执行主程序时，遇到各种原因使CPU暂时中止主程序的执行，转去执行或处理临时发生的事件，处理完毕再返回到被停下来的主程序处继续执行。

或：中断---指CPU在正常运行程序时，由于内部/外部事件或由程序的预先安排引起CPU中断正在运行的程序，而转到为内部/外部事件或为预先安排的事件服务的程序中去。

服务完毕，再返回去继续执行被暂时中断的程序。

三、中断的作用有了中断技术以后主机与外设可以并行工作，从而提高主机的工作效率。

同时还有如下优点：⑴实时处理；⑵分时操作；⑶故障处理；⑷实现多道程序运行，多机联接，人机对话等。

四、中断源、中断识别·中断源---引起中断的原因或发出中断请求的来源。

1.外部设备---键盘、打印机。

2.数据通道的中断源---软磁盘、硬磁盘。

3.软件设置的中断---程序中用指令产生的中断。

4.故障请求中断---电源掉电、存储器出错、运算溢出。

5.调试程序而设置的中断。

·中断识别---CPU寻找中断源1.目的：形成该中断源的中断服务程序的入口地址，以便CPU将此地址置入CS:IP寄存器，实现程序的转移。

2.CPU识别中断或获取中断服务程序入口地址的方法⑴向量中断---中断服务程序的入口地址是在CPU响应中断以后，发出中断回答INTA时，由中断控制器通过数据总线输送给CPU的。

⑵查询中断---是采用软件查询技术确定发出中断请求的中断源。

7.3.2 8086/80286微型计算机的中断机制一、总体结构┏━━┓ INTR ┏━━┓┃┣━━━┫┣━━中断源┃8088┃┃8259┃.┃ CPU┃┃中断┃.┃┃NMI ┃控制┃.┃┃┃器┣━━┗━━┛┗━━┛┏━━━┓┃控制┃┃┣━━中断源┃逻辑┃┗━━━┛INTR(Interrupt Request)：由8259管理的可屏蔽中断，来自与CPU相连的各个外设和数据通道。

NMI(Non Maskable Interrupt)：非屏蔽中断，只要有中断请求而CPU则一定响应，一般用于紧急情况，如不及时处理则会造成严重后果的情况。

NMI的中断源：⑴系统板上RAM校验出错；⑵扩展槽连接的设备出错；⑶8087异常中断。

二、中断类型IBM-PC允许有256级中断，分别叫作类型0、类型1、类型2......直到类型255中断。

其中：0～4H---内部专用中断；8～0FH---8259控制的8级硬件中断；10～1FH---ROM-BIOS调用的软件中断；20～FFH---DOS中断调用和保留的中断。

所有这些类型可以归纳为两类即：1.软件中断在执行下述指令时，将产生或可能产生中断，这些中断统称为软中断。

①DIV(除)或IDIV(整除)指令---除法错(类型0H)当执行这类除法指令时，若除数为0或溢出，则产生中断，这类中断称为0型中断。

②INT指令---指令中断(含断点中断)(类型3H)当执行中断指令INT n 时，则产生 n 型中断。

③INTO 指令---溢出中断(类型4H)若在指令序列执行过程中，使溢出标志位OF=“1”时；若接着执行的是INTO指令，则引起内部中断，这类中断称为4型中断。

若溢出标志位OF=“0”则该指令不起作用。

④单步执行---单步中断(类型1H)若单步标志(即FR中的T位)TF=“1”时，则每执行一条指令后就自动产生类型 1 的中断，作为单步执行指令的调试手段。

2.硬件中断IBM-PC/XT有两条中断请求线：非屏蔽中断NMI和可屏蔽中断INTR线；在这两条线上产生中断请求信号而引起的中断谓之硬件中断。

①非屏蔽中断---NMI(类型2H)当NMI线上出现一个由低到高的上升沿的中断请求时，不论标志位是何种状态，当前指令执行完以后CPU立即响应。

②可屏蔽中断---INTR(类型8～0FH)当INTR线上出现高电平中断请求信号时，若标志位I=“1”则CPU处于开中断，因而可以响应；若I=“0”则CPU不响应。

“I”的状态可由指令设置。

三、中断向量表中断向量---CPU响应中断以后，中断源提供地址信息，由地址信息对程序的执行进行导向，引导到中断服务程序中去，故把这个地址信息称为中断向量(即指中断服务程序的入口地址，或者称作中断服务程序入口点的内存地址)。

中断向量表---(中断指示表)集系统中的所有中断向量并存储在某一区域内，这个存放中断向量的存储区就称为中断向量表。

中断类型号---为了便于在中断向量表中找到中断向量(入口地址)，通常设置一指针，由它指出中断向量存放在向量表的什么位置，即中断向量的地址，该指针在PC系列中由中断类型号提供。

中断向量表的组成：中断向量表是由中断类型号与该中断类型相对应的中断处理子程序入口地址之间的连接表。

8088中断向量表占用内存中00000H～003FFH的1KB空间，表中内容分256项，对应于0～255，每一项占四个字节，存放中断服务程序入口地址。

高两字节存放在段地址部分，低两字节放在段内偏移地址部分。

即：高地址字---中断服务程序所在代码段的基址；低地址字---偏移地址。

即由：CS与IP二者共同决定。

中断服务程序入口地址的形成：中断服务程序的调用时，对于任一指定类型中断，CPU只将其类型号乘以4(乘完以后需转换成16进制)就可以得到该类型的中断服务程序入口地址的最低字节地址；类型号乘4再加2则得到该类型的中断服务程序入口地址的高位字节地址。

然后顺序取出这4个字节的内容分别送到IP和CS，这样就实现了对中断服务程序的调用。

中断向量表例1.计算类型编码33外设中断服务程序3FFH ┏━━━━┓的起始地址存放在中断向量表中的哪┃类型 255┃个单元？3FCH ┠────┨偏移地址的单元：┃·┃由Type×4得┠────┨ 33×4=132=84H┃类型 33 ┃084H ┠────┨代码段基址的单元：┃类型 32 ┃由Type×4＋2得080H ┠────┨ 33×4＋2=134=86H┃类型 31 ┃07FH ┠────┨从而进入以CS:IP为入口的中断服务┃·┃程序。

┠────┨┃类型 5 ┃例2.计算中断类型号13H中断服务014H ┠────┨程序单元？┃类型 4 ┃ 13H×4=004CH即010H ┠────┨┃类型 3 ┃│中断向量│00CH ┠────┨│·│┃类型 2 ┃│·│008H ┠────┨ 004FH │ 00 │┐CS ┐类┃类型 1 ┃ 004EH │ 70 │┘│型004H ┠────┨ 004DH │ 0F │┐IP │编┃类型 0 ┃ 004CH │ C9 │┘─┘码000H ┗━━━━┛则中断向量为0070H(CS):0FC9(IP)由此即得中断服务程序的入口地址(即科上P11中：段寄存器内容左移4位，右边补四个0，形成20位的段起始地址；再加上16位段内偏移量从而形成20位的存储器物理地址)。

四、中断类型号的获得1.除法错误，单步中断，NMI，断点中断和溢出中断均由微处理器内部硬件自动提供0～4H；2.软件(指令)中断则是从指令流中，即在第二个字节中读得中断类型号；3.外部中断INTR可以用两种方法获得中断类型号：①根据用户自己设计的接口电路，利用寄存器/缓冲器组件存放中断类型号。

微处理器响应中断以后，接口电路则将此类型号送入数据总线，微处理器读数据总线从而获得中断类型号；②利用8259中断控制器提供。

五、中断向量的装入例如：假设中断类型号为60H，中断服务程序的段基址是SEG-INTR，偏移地址是OFFSET-INTR(006DH)，则填写中断向量的程序为：1.用MOV指令填写中断向量表···CLICLDMOV AX，0MOV ES，AXMOV DI，4*60H ；中断向量指针→DIMOV AX，OFFSET-INTR ；中断服务程序偏移值→AXSTOSW ；AX→[DI][DI+1]中，然后DI+2 MOV AX，SEG-INTR ；中断服务程序的段基址→AXSTOSW ；AX→[DI+2][DI+3]STI···2.将中断服务程序的入口地址直接写入中断向量表···MOV AX，00HMOV ES，AXMOV BX，60H*4 ；中断号*4→BXMOV AX，006DH ；中断服务程序偏移地址MOV ES：[BX]，AX ；装入偏移值PUSH CSPOP AX ；中断服务程序段基址MOV ES：[BX+2]，AX ；装入段基址···3.采用DOS功能调用“INT 21H”中的 AH=25H 来装入中断向量MOV AX，N ；中断号MOV AH，25H ；设置中断向量MOV DX，SEG-INTRMOV DS，DX ；DX指向中断程序段址MOV DX，OFFSET-INTR ；DX指向中断程序偏移量INT 21H六、中断过程一个完整的中断过程需要以下五步：1.中断源引起中断请求①外部由硬件产生中断请求信号；②内部由指令设置。

2.中断优先级排队当系统有多个中断源时，同时可能有几个中断源同时提出请求，CPU要根据各自的轻重缓急进行优先级排队，响应优先级最高的请求。

3.中断响应①外部：┌─在可屏蔽情况下，IF(CPU内部标志寄存器的中断允许位)为“0”( 可│中断允许被封闭)，CPU检测不到外部中断请求即屏│中断被屏蔽。

蔽│在非屏蔽情况下，IF(标志寄存器的中断允许位)为“1”(中断允许中│被打开)，CPU可以接受外部的中断请求，转入中断│断周期。

└─────── IF的打开用STI指令，IF的关闭用CLI指令。

②内部：直接转入中断周期。

其中不可屏蔽中断有以下情况需注意：┌─ NMI---表示：8087出现异常；────┐不│系统板上DRAM奇校验出错；│外部控制电路输出可│扩充板上DRAM奇校验出错。