微机接口技术8259A中断控制器

——中断响应
3. 响应中断请求，如何服务即如何找到中断服务程序去执行？
——中断向量
4. 执行完中断服务程序，如何返回主程序 ——IRET 5. 当多个中断同时请求服务时，如何处理？ ——中断优先级 6. CPU是否一定会响应中断？——中断屏蔽
以下均以8086/8088CPU的中断系统为例来说明。
8086/8088的中断分类——外部中断和内部中断
2）特殊全嵌套方式(SPECIAL FULLY NESTED MODE－SFNM)
和全嵌套方式基本相同。唯一不同在于可以响应同级 的中断请求，实现同级的中断嵌套。通过ICW4的 “SFNM”位可以设置此种方式。
特殊全嵌套方式的使用场合：级联方式中主片
8259A被设置为特殊全嵌套方式。
特殊全嵌套方式的使用场合：
INT n指令
NMI 中 断 逻 辑 INTR IRQ0
非屏蔽中断请求
断点中断 溢出中断 单步中断 （INT 3） （INTO, OF=1） (TF=1）
除法错 中断
软件中断
中 断 控 制 器 （8259A）
IRQ7
. . . .
可 屏 蔽 中 断
硬件中断
2 中断类型号、中断向量、中断向量表
8086/8088系统允许引入256个中断，系 统为每一个中断源编号，依次为0~255， 即为中断类型号。
ICW3 主从片关系 ICW4 方式控制
OCW2 0 1 OCW3

控制部分
yangruioot@
20
8259工作示意图
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IR0～IR7上出现某一中断请求信号 IRR对应位被置“1” 由IMR的相应位决定是否将其屏蔽(屏蔽位=1，不通过； 屏蔽位=0，通过) 未被屏蔽的中断请求进PR，当只有一个中断时，则该中 断源向CPU发出中断请求INTR。当同时有两个以上中断 时，根据编程设定的优先级确定中断优先级最高的中断 向CPU发出中断请求INTR。若CPU正在执行中断服务程序， PR把新进入的中断请求和当前正在处理的中断进行优先 级比较。若新进入的中断优先级高，该中断请求被送到 CPU。 若CPU的IF=1，CPU完成当前指令后，响应中断，在 引脚上发出两个负脉冲(执行两个中断响应总线周期)：
级联方式中主片8259A被设置为特殊全嵌套方式。
8259(主片) IR0 IR1 8259(从片) IR0 IR1 … IR7 IR7 …
CPU
3） 优先级自动循环方式(AUTOMATIC ROTATION) 优先级是循环变化的(不希望有固定的优先级差别)－一 个设备的中断服务完成后，其优先级自动降为最低，而将最 高优先级赋给原来比它低一级的中断请求。 开始时，优先级队列还是：IR0->IR7 ，若此时出现 了IR0请求，响应IR0并处理完成后，队列变为： IR0 IR1，IR2，IR3，IR4 ，IR5 ，IR6 ，IR7，IR0。 IR 7 若又出现了IR4请求，处理完IR4后，队列变为： IR6 __________________________________
0000:0007H 0000:0004H 0000:0003H
0000:0000H
可见中断向量对于中断服务实现是至关重要的
中断向量如何在中断向量表中正确放置？
2 可编程中断控制器8259A
1、8259A内部结构与引脚功能 2、8259A的工作原理 3、8259A工作方式 4、8259A的编程
功能: 在有多个中断源系统中，协助 CPU实现对外部中断的管理，对它们 进行优先级排队后向CPU发出中断请 求信号
D7D0 ：双向、三态数据线，接系统数据总线的 D7D0 ， 用来传送控制字、状态字和中断类型号等。 IR7IR0 ： 中 断 请 求 信 号 ， 输 入 ， 从 I/O 接 口 或 其 他 8259A( 从控制器) 上接收中断请求信号。在边沿触发方式中， IR输入应由低到高，此后保持为高，直到被响应。在电平触发
特点: 单片8259A能管理8级中断。若采用级联工作方式，可 以用9片8259A构成64级主从式中断系统 具有中断判优逻辑功能，且对每一级中断都可以屏蔽 或允许 中断响应后，能将预置的中断类型码自动提供给CPU 8259A通过编程可以工作在多种不同的方式，从而能 方便的满足多种类型微机中断系统的需要
服务
请求
程 序
程序断点
程序 中断返回
中断：在程序运行时，系统外部、内部或现行程序本身 若出现紧急事件，处理器必须立即强行中止现行程序的 运行，改变机器的工作状态并启动相应的程序来处理这 些事件，然后再恢复原来的程序运行。这一过程称为中 断。
中断的相关概念
1. 究竟是什么引起中断？ ——中断源
2. 中断产生如何服务？
A0接地址线的A1或A0，对端口进行寻址，以给奇端口，一个
偶端口。在IBM PC/XT机中，译码来自产生CS信号，组合为
001*****，范围是20H~3FH， IBM PC/XT机取8259端口地址为 20H、21H。
4.2.1 8259A内部结构和引脚功能 读 / 写控制逻辑功能是确 定数据总线缓冲器中数据的 SP/EN 在缓冲方式和非 控制电路 D ～D 数据总线 传输方向，选择内部的各命 缓冲器 缓冲方式下有不同的作 内部总线 令字寄存器。当 CPU 发写信 用。级联缓冲/比较器 RD CPU写入控制字、读入状 读 /写 号时，CPU给8259A送初始化 WR 控制电路 用来存放和比较在系统 态信息、中断响应的类 A 存放中断屏蔽字，某位 表 命 令 字 （ ICW ） 和 操=1 作 字 IR CS 型号均经其传送 IR 中断服务 中用到的所有 优先权 IRi输入被屏蔽，若 中断请求 8259A 的 。 示对应的 IR 寄存器 判别器 寄存器 。 （ OCW ）。当 CPU 发读信号 CAS (IRR) （ISR） （PR） 为零，则允许该位进入中断 CAS 级联地址。主控 8259A 。 IR 级 连 CAS IR 缓冲器/比较器 时 读 入 8259A 的 状 态 信 息 ， 优先级判别器 通 过 CAS0 、 CAS1 和 保存从 IR0～IR7来的中断请求信 包括中断服务寄存器、中断 保存正在处理中的中断请求信号， 对优先级进行识别，选出最高优 CAS2 送 级 联地 址有中断 ， 号，某位 =1发 表示对应的 IRi 当响应某位中断请求时，第一个响 先级请求送往 ISR ，出现多重中 屏蔽寄存器、中断请求寄存 中断屏蔽寄存器 根据IRR和IMR通过PR判定优先级，向芯片内部和其他部件 应 INTA 请求。可允许 时相应位置 88259A 个请求同时进入， 1，直到中断结 (IMR) SP/EN 选中从控 。 断，由 PR 来判断是否打断正在 发出控制信号。发中断请求信号，接收响应信号，将 ISR相 器、中断查询字等。 此时则全置 1 ，当中断请求被响应 束命令发出。允许多重中断时，多 处理的中断 应位置1，IRR相应位置0，并送中断类型号给 CPU。若为中 个位将同时置 时，相应位复位 1 图4-4 0 8259A内部结构 断自动结束方式，负责将ISR相应位清
第六章 中断控制接口
1 8086/8088的中断系统
1 中断的概念
2 8086/8088中断系统
1 中断的概念
1、为什么要引入中断？---Interrupt

一种非常重要的基本输入输出方式
广泛的用在故障处理和系统调用等方面

2 什么是中断？---Interrupt
当 前 中 断 源 中断
中断响应 中断
1. 8259A的引脚
总线 D0 ~ D7 IOR IOW A0 A5 ~ A9 INTA INTR 数据线 D0 ~ D7
双列直插式芯片，28个引脚

8259A
Vcc IR0 IR1 IR2 IR3 IR4 IR5 IR6 IR7 SP/EN CA0 CA1 CA2 GND
（参看教材图6-24）
+ 5V 定时器 18.2Hz 方波 键盘 保留 串 口2 串 口1 硬盘 软盘 打印机 用于多片 8259A 级连情况
RD WR A0
片 选 20~3FH 译 码
CS
INTA INT
8259A的引脚



CS：片选信号，输入，低电平有效，来自地址 译码器的输出。只有该信号有效时，CPU才能对 8259A进行读/写操作。 WR：写信号，输入，低电平有效，通知 8259A接收CPU从数据总线上送来的命令字。 RD：读信号，输入，低电平有效，用于读取 8259A中某些寄存器的内容(如IMR、ISR或 IRR)
4.2.3 8259A的工作方式
优先级设置方式 中断源屏蔽方式
中断结束方式
引入中断请求方式
1 优先级的设置方式 1）全嵌套方式(FULLY NESTED MODE)
也称固定优先级方式。IR0(最高)－>IR7(最低). 当一个中断请求被响应时，ISR中的对应位ISn被 置“1”，8259A把中断类型码放到数据总线上， 然后，进入中断服务程序。同级和低级的中断请 求不能中断当前的中断服务，但并不禁止比本级 优先级高的中断响应实现中断“嵌套”。在对 8259A初始化后若没有设置其他优先级方式，则 默认为全嵌套方式。中断嵌套的实现：通过PR判 别IRR中的对应位和ISR中的对应位。
优先级 裁决器
OCW1
0 0 0 0 0


3个操作命令寄存器
OCW1（IMR） OCW2、OCW3 当前中断服务寄存器 ISR 中断申请寄存器 IRR
计算机学院系统结构教研室
2016/12/10
ICW1 芯片控制 1 × I3 I4 ICW2 中断类型号
1 0 0 1 0 1 0 0
中断屏蔽寄存器 IMR 0 0
根据中断类型码68H取得中断服务程序入口 地址 00000H 低地址