微原-第八章中断系统与可编程中断控制器8259A(精)
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微机接口技术课件 8 中断控制器8259
溢出中断指令INTO
– INTO指令首先检查溢出标志OF位 • 如果OF=1，则启动一个中断号为4的中断过程 • 如果OF=0，不做任何操作
– INTO指令一般安排在有符号数算术运算指令后面，用于进行运 算结果的溢出检查
IMUL BX
;乘法指令
INTO
;若溢出，则启动中断服务处理
MOV RESULT, AX
中断向量表的设置
当中断到来时，CPU就会根据其中断类型码，确定中断向
量地址指针，设然置后中到中断断向向量量表表中的，作取用出中和断意向义量，形成入口
地址IP和CS，转入中断服务程序
系统提供的中断服务程序的设置由系统自动完成；程序员自
中断向量表的设置方法
定义的中断服务程序的中断向量应由程序员设置
中断向量表的设置方法 – 用传送指令直接设置 – 调用DOS的系统功能,并使用软中断指令INT 2lH 设 置
类型码为0 类型码为1 类型码为3 类型码为4
软件中断和硬件中断
软件中断特点： ➢ 用一条指令进入中断处理子程序，类型号由指令给出 ➢ 进入中断时，不需要执行中断响应总线周期 ➢ 不受IF位的影响 ➢ 正在执行软件中断时，如有外部硬件中断请求，则执行完当前指 令后，根据条件允许否给以响应 ➢ 软件中断没有随机性
使用中断返回指令，结束中断服务， 返回中断前的原程序
更详细的程序框架
入口地址：PUSH AX PUSH BX PUSH CX PUSH DX PUSH SI PUSH DI PUSH SP PUSH BP STI
ZDFWCX∶ … …
CLI POP BP POP SP POP DI POP SI POP DX POP CX POP BX POP AX STI IRET
第8章中断系统和中断控制器8259A
对于外部中断，CPU判断标志位IF，若CPU 允许响应外部中断（IF=1），向发出中断请 求的外设返回一个中断应答信号，否则CPU 不响应该中断请求。
4. 保存现场
CPU响应中断，首先需要禁止CPU响应中 断信号，并保存中断返回地址以及其它可 能被破坏的寄存器
8086/8088 CPU的基本中断现场保护需要 将CS寄存器和IP寄存器压入堆栈
普通屏蔽方式 特殊屏蔽方式
普通中断结束方式 特殊中断结束方式
中断触发方式 数据线连接方式
边沿触发方式 电平触发方式 缓冲方式 非缓冲方式
(1)中断触发方式 按照引入中断请求的方式，8259A有下列几种工作方式：
1>边沿触发方式 8259A将中断请求输入端出现的上升沿，作为中断请求
信号，上升沿后 相应引脚，可以一直保持高电平。
可编程，提高中断优先管理的灵活性。
2. 8259A外部结构
CS WR RD D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 CAS0 CAS1 GND
1
8259A
2 3
4
5
6
7 8
9 10 11 12 13
14
28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16
15
VCC A0 INTA IR7 IR6 IR5 IR4 IR3 IR2 IR1 IR0 INT SP/EN CAS2
2. 优先级判别
多个中断源同时发起中断请求时，CPU需要 对多个中断源的优先级进行判断，响应最紧 急的中断请求。
中断源的优先级需要根据中断源的紧迫性、 重要性以及外设处理速度等进行综合考虑
不可屏蔽中断发生，优先响应不可屏蔽中断。
3. 中断响应
4. 保存现场
CPU响应中断，首先需要禁止CPU响应中 断信号，并保存中断返回地址以及其它可 能被破坏的寄存器
8086/8088 CPU的基本中断现场保护需要 将CS寄存器和IP寄存器压入堆栈
普通屏蔽方式 特殊屏蔽方式
普通中断结束方式 特殊中断结束方式
中断触发方式 数据线连接方式
边沿触发方式 电平触发方式 缓冲方式 非缓冲方式
(1)中断触发方式 按照引入中断请求的方式，8259A有下列几种工作方式：
1>边沿触发方式 8259A将中断请求输入端出现的上升沿，作为中断请求
信号，上升沿后 相应引脚，可以一直保持高电平。
可编程，提高中断优先管理的灵活性。
2. 8259A外部结构
CS WR RD D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 CAS0 CAS1 GND
1
8259A
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VCC A0 INTA IR7 IR6 IR5 IR4 IR3 IR2 IR1 IR0 INT SP/EN CAS2
2. 优先级判别
多个中断源同时发起中断请求时，CPU需要 对多个中断源的优先级进行判断，响应最紧 急的中断请求。
中断源的优先级需要根据中断源的紧迫性、 重要性以及外设处理速度等进行综合考虑
不可屏蔽中断发生，优先响应不可屏蔽中断。
3. 中断响应
第八章 中断和可编程中断控制器8259A
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微型计算机原理与接口技术
第七章 微型计算机中断系统
例：某中断类型号为68H，其中断服务程序存在 A000H:2050H开始的存储单元，处理过程如图所示：
INT 68H MOV AX,0 ① 向量地址 =68H4 =1A0H ② 0:19C 类型 67H 中断向量 1A0 50 20 1A2 00 A0 1A4 类型 69H 中断向量 ⑤ 中断处理程序 A000:2050 STI PUSH DS A000 CS ③ 2050 IP
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微型计算机原理与接口技术
第七章 微型计算机中断系统
可屏蔽中断从 8259A 的 8 个输入端引入，一般情况 下，优先级从高到低排列的次序为IR0~IR7。
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微型计算机原理与接口技术
第七章 微型计算机中断系统
主程序运行中，IR2、IR4同时提出中断请求。IR2优先级 高，先为IR2服务。在IR2的服务程序中，要用STI指令开 中断，允许更高级中断进入。
专用 中断向量 （5 个）
2 号向量（非屏蔽）
00008H
1 号向量（单步）
00004H
0 号向量（除法错）
00000H
CS IP
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16 位
微型计算机原理与接口技术
第七章 微型计算机中断系统
中断类型号是系统分配给每个中断源的代号。 其中00H～04H为专用中断，05H～3FH为系统保 留中断，用户一般是不能对它们定义的（这里面有一 些为固定的用途，如INT 21H即为MS－DOS的系统 调用），40H～FFH为用户定义的中断。 中断向量指针：中断向量最低字节存放的地址称 为中断向量指针（即这个中断向量存放的地址）。 中断向量指针=中断类型号×4
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第七章 微型计算机中断系统
例：某中断类型号为68H，其中断服务程序存在 A000H:2050H开始的存储单元，处理过程如图所示：
INT 68H MOV AX,0 ① 向量地址 =68H4 =1A0H ② 0:19C 类型 67H 中断向量 1A0 50 20 1A2 00 A0 1A4 类型 69H 中断向量 ⑤ 中断处理程序 A000:2050 STI PUSH DS A000 CS ③ 2050 IP
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第七章 微型计算机中断系统
可屏蔽中断从 8259A 的 8 个输入端引入，一般情况 下，优先级从高到低排列的次序为IR0~IR7。
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第七章 微型计算机中断系统
主程序运行中，IR2、IR4同时提出中断请求。IR2优先级 高，先为IR2服务。在IR2的服务程序中，要用STI指令开 中断，允许更高级中断进入。
专用 中断向量 （5 个）
2 号向量（非屏蔽）
00008H
1 号向量（单步）
00004H
0 号向量（除法错）
00000H
CS IP
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第七章 微型计算机中断系统
中断类型号是系统分配给每个中断源的代号。 其中00H～04H为专用中断，05H～3FH为系统保 留中断，用户一般是不能对它们定义的（这里面有一 些为固定的用途，如INT 21H即为MS－DOS的系统 调用），40H～FFH为用户定义的中断。 中断向量指针：中断向量最低字节存放的地址称 为中断向量指针（即这个中断向量存放的地址）。 中断向量指针=中断类型号×4
第8章 中断系统与中断控制器8259A
第8章中断系统与中断控制器8259A
（4）恢复现场：用弹栈指令把保护现场时入栈寄存器内容 恢复，注意应按先进后出的原则，恢复寄存器原来的内容 值。出栈后，堆栈指针也应恢复到进入中断处理时的位置。 （5）中断返回： 8086CPU必须根据中断结束方式，发中断 结束指令，并在最后用一条中断返回指令IRET。中断返 回指令IRET的作用是将断点的内容重新送入CS和IP寄存 器和标志寄存器，保证CPU从断点开始执行原来的程序。
第8章中断系统与中断控制器8259a存储器地址中断向量地址存储器内容中断向量对应中断类型号00000h中断服务程序入口偏移地址低8位00001h中断服务程序入口偏移地址高8位00002h中断服务程序入口段基址低8位00003h中断服务程序入口段基址高8位00004h中断服务程序入口偏移地址低8位00005h中断服务程序入口偏移地址高8位00006h中断服务程序入口段基址低8位00007h中断服务程序入口段基址高8位003f8h中断服务程序入口偏移地址低8位254003f9h中断服务程序入口偏移地址高8位003fah中断服务程序入口段基址低8位003fbh中断服务程序入口段基址高8位003fch中断服务程序入口偏移地址低8位255003fdh中断服务程序入口偏移地址高8位003feh中断服务程序入口段基址低8位003ffh中断服务程序入口段基址高8位表818086cpu中断向量表第8章中断系统与中断控制器8259a每个中断向量占用4个存储单元4个单元中的前2个单元存放的是中断服务程序所在段内的偏移量ip的内容16位地址
第8章中断系统与中断控制器8259A
3. 中断响应 根据中断请求的中断源的类型不同，中断响应分成以下两 种情况： （1）对非屏蔽中断请求的响应：该请求信号与CPU的NMI 引脚线相连接，如果CPU检测到该请求，CPU执行完当前 指令后就自动执行相应的中断服务程序，CPU不需要发出 中断响应信号。 （2）对可屏蔽中断INTR请求的响应：要检查IF，如IF=1， CPU允许中断，就会在结束当前指令后响应该外设的中断 请求。CPU响应可屏蔽中断时要自动完成下列几步操作：
微机原理与接口技术-08-8259中断系统
命令字。
/RD－－读信号，低电平有效，来自CPU的/RD输出；且 /CS有效且/RD有效时，使8259A将状态信息放 到数据总路线上，供CPU检测。
8259A的引脚功能
D7~ D0 ——双向数据总线，接到系统数据总线的D7~ D0 上，用来传送控制字、状态字和中断类型号。 IR7~IR0 ——中断请求信号，输入，来自外部接口电路。 （单片时） INT /INTA ——向CPU发出的中断请求信号。（单片时）。 ——中断响应信号，由此接收CPU发来的中断响 应脉冲。
中断类型号3×4 ＝000CH 内存 00000H 00001H
…….
低地址
0000CH (0000:000CH)
00(IPL) 0A(IPH) 00(CSL) 1E(CSH) ….... 中断服务程序
1E00 0 H + 0A0 0 H 1EA0 0 H 高地址
1EA00H (1E00:0A00H) FFFFFH
8259A的编程结构
CPU AD7~AD0 SP/EN D7~D0 RD WR A0 . . . 地址 译码 CS INTA ICW1 ICW2 ICW3 ICW4 OCW1 (IMR) OCW2 OCW3 PR IRR CAS0 CAS1 CAS2 ISR
IR0 . . . IR7
INTA INTR
优点：省硬件 缺点：中断响应慢
(2)菊花链优先级排队电路
设备1 接口
中断应答
设备2 接口
设备3 接口
中断请求
INT1
INT2
INT3
CPU
菊花链 逻辑电路
+5V
INTA
INTR
INT1+INT2+INT3
第8章 中断和可编程中断控制器8259A
占4个单元存储空间）。
■ 中断向量表：在 软件中断
8086系统中，位于内存 中断类型号：指令中 0~3FFH的1KB存储区
外部可屏蔽中断
域，共可存储256个中 中断类型号：中断源或硬 断向量 ，这一地址连续
件通过DB提供 的空间称为中断向量表
专 用 中 断 （5个）
000 004 008 00C 010
■ 中断优先级排队
软件查询中断优先级 中断优先级排队 硬件查询中断优先级 矢量中断优先级
§8.1 中断
一.中断的概念和分类
4. 中断优先级和中断嵌套
若响应后，优先权放到最低， 如何编制程序？
MOV BL，01H IN AL，20H TEST AL，BL JZ L1 JMP IR0_SRV L1: ROL BL，1 TEST AL，BL JZ L2 JMP IR1_SRV L2: ……
1. 中断的定义和功能
■ 中断系统的基本功能：
◇ 能够提出中断请求。当中断源要求CPU为其服务时，必须 先向CPU提出申请，这是通过发出中断请求信号实现的。 INTR、NMI、INT n、INTO ◇ 能够进行中断响应、中断服务、中断返回。 ◇ 能够进行中断屏蔽与开放（IF）。系统中大部分中断源是 可屏蔽的，称为可屏蔽中断，而个别的中断请求是不能被屏蔽的， 称为非屏蔽中断。 ◇ 能够识别中断源。8086通过中断类型号识别。 ◇ 能够进行中断优先级排队。
软件中断（INT n）
② 内部中断
由CPU的某些运算错误引起的中断 溢出中断、除法错 为调试程序设置的中断 单步中断、断点中断
不受 IF 影响，CPU对这些中断永远开放！
§8.1 中断
一.中断的概念和分类
■ 中断向量表：在 软件中断
8086系统中，位于内存 中断类型号：指令中 0~3FFH的1KB存储区
外部可屏蔽中断
域，共可存储256个中 中断类型号：中断源或硬 断向量 ，这一地址连续
件通过DB提供 的空间称为中断向量表
专 用 中 断 （5个）
000 004 008 00C 010
■ 中断优先级排队
软件查询中断优先级 中断优先级排队 硬件查询中断优先级 矢量中断优先级
§8.1 中断
一.中断的概念和分类
4. 中断优先级和中断嵌套
若响应后，优先权放到最低， 如何编制程序？
MOV BL，01H IN AL，20H TEST AL，BL JZ L1 JMP IR0_SRV L1: ROL BL，1 TEST AL，BL JZ L2 JMP IR1_SRV L2: ……
1. 中断的定义和功能
■ 中断系统的基本功能：
◇ 能够提出中断请求。当中断源要求CPU为其服务时，必须 先向CPU提出申请，这是通过发出中断请求信号实现的。 INTR、NMI、INT n、INTO ◇ 能够进行中断响应、中断服务、中断返回。 ◇ 能够进行中断屏蔽与开放（IF）。系统中大部分中断源是 可屏蔽的，称为可屏蔽中断，而个别的中断请求是不能被屏蔽的， 称为非屏蔽中断。 ◇ 能够识别中断源。8086通过中断类型号识别。 ◇ 能够进行中断优先级排队。
软件中断（INT n）
② 内部中断
由CPU的某些运算错误引起的中断 溢出中断、除法错 为调试程序设置的中断 单步中断、断点中断
不受 IF 影响，CPU对这些中断永远开放！
§8.1 中断
一.中断的概念和分类
微机原理与接口技术 第八章 中断与可编程中断控制器8259A
38
第八章 中断与可编程中断控制器8259A
39
出现IR2、IR4
主程序 …… …… …… …… …… …… ……
IR2服务 …
S…TI … CLI P…OP… EOI IRET
出现IR1 IR1服务 IR4服务 … S…TI CLI P…OP… EOI IRET
第八章 中断与可编程中断控制器8259A
微机原理与接口技术
第八章 中断与可编程 中断控制器8259A
第八章 中断与可编程中断控制器8259A
2
本章内容
第八章 中断与可编程中断控制器8259A
3
第八章 中断与可编程中断控制器8259A
4
第八章 中断与可编程中断控制器8259A
5
二、中断源和中断分类
第八章 中断与可编程中断控制器8259A
G B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0
CLK RD
INTA
接 CPU 的 D7 ～ D0
CPU从D2D1D0读取 7当4L前S2优45先方级向最高的 始中终断是类A型B码
第八章 中断与可编程中断控制器8259A
29
第八章 中断与可编程中断控制器8259A
30
（二）中断嵌套
第八章 中断与可编程中断控制器8259A
28
利用74LS148编码器构成的优先权排队电路示意图
74LS245的 方向是AB
+5V
D Q INTR
假设中断请求 信号低有效
INT 7 INT 6
II7 6
Eo
INT 5 I5
INT 4 I4
A2
INT 3 I3
A1
INT 2 I2
A0
微机原理与接口技术第8章 中断系统与8259芯片编程
1．中断的过程
中断是计算机中一个重要的概念。计 算机的大多数操作和命令都是通过中断告 知CPU的，然后再由CPU根据中断的内容 做出相应的反应。所以在学习微型计算机 原理时，有必要对CPU如何处理中断的过 程进行一定的了解。80486中断处理的具 体流程如图8-1所示。
图8-1 中断处理流程图
2．中断的处理
中断处理与返回：中断处理就是执行中断处理程序， 完成输入/输出或故障处理操作。每个中断源都有相应的 中断处理程序。通常，在中断处理程序的开始部分，将 有关寄存器的内容放入堆栈（即保护现场），然后完成 中断操作的程序段。在中断处理程序的末尾，放一条中 断返回指令。中断返回指令的任务是恢复中断前的断点， 即将断点地址送回指令指针。 思考: （1）什么是中断系统？ （2）发生一个中断后，系统将做哪些工 作？
图8-5 8259A的编程结构
8259A内部由两大部分组成，上半部分包括中断请 求寄存器IRR，优先级判别器PR和中断服务寄存器ISR。 它们构成8259A的中断处理部分，称为处理部件。这部分 的功能是接收和处理从IR1～IR0引脚进入的外部中断，其 工作过程体现了8259A本身的工作原理，即接收中断申请 （IR1～IR0），中断判优，在ISR中记录当前正在处理的 中断优先级，向CPU发中断申请，当CPU响应该中断时， 接收CPU的两个连续中断响应信号将控制转移到中断服务 程序中去。
1．8259A的引脚信号
8259A是一个采用NMOS工艺制造，使用单5V电源 且具有28个引脚的双列直插式芯片，其外部引脚如图8-3 所示。
图8-3 8259A引脚图
2．8259A的内部结构
如图8-4所示的是8259A的内部结构图，从内部结
构图中可以看出，8259A共由8个部分组成。
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8.1 中断系统
一、中断系统中的名词概念 ●中断类型号
为了能使CPU识别中断源，从而能正确地 转向该中断源对应的中断服务程序入口，通 常用若干位二进制编码来给中断源编号，该 编号称为中断类型号。
8.1 中断系统
一、中断系统中的名词概念 ●中断断点
由于中断的发生，某个程序被暂停执行。 该程序中即将执行，但由于中断而没有被 执行的那条指令（即中断发生时CPU正在 执行指令的下一条指令）的地址称为中断 断点，简称断点
一、中断系统中的名词概念 ●中断系统 为实现计算机的中断功能而配置的相关硬 件、软件的集合称为中断系统。
8.1 中断系统
二、中断工作方式的特点 ●并行处理能力 ●实时处理能力 ●故障处理能力 ●多道程序或多重任务的运行
8.1 中断系统
三、中断管理 ●对中断全过程的控制 中断源发出中断请求时，微处理器能决 定是否响应这一中断。若允许响应这个中 断请求，微处理器能在保护断点后，将控 制转移到相应的中断服务程序去，中断处 理完后，微处理器又能返回到断点处继续 执行被中断的程序。
四、中断过程 ●中断服务
保保保保 保保保 保保保保 保保保 保保保保 保保
8.2 8086中断系统
一、8086微处理器的中断类型
8086用8位二进制码表示一个中断类型，共有 256个中断，可分为两大类： 可屏蔽中断 外部中断 非可屏蔽中断 中断 除法错中断 单步中断 内部中断 断点中断 溢出中断 软中断
8.1 中断系统
四、中断过程 ●中断响应 ▲响应内部中断条件： 当前指令执行 结束 ▲中断响应过程如下：
主程序 中断响应周期 中断服务程序 保护现场 开中断 中断处理 关中断 恢复现场 中断返回 识别中断源 FLAGS ，CS ，IP进栈 清TF，IF标志 读中断向量 ，转入中断 服务程序 断点
8.1 中断系统
8086标志寄存器中有一个陷阱标志位 TF，若TF=1，则微处理器每执行完一条指 令就引起一个中断类型码为1的内部中断。 它用于实现单步操作，是一种强有力的调 试手段。
8.2 8086中断系统
一、8086微处理器的中断类型 ●断点中断 INT 3指令产生一个中断码为3的内部 中断，称为断点中断。在程序调试过程中， 需要跟踪程序走向、了解程序执行过程的 中间结果时，可以用INT 3指令临时替换原 有的指令，称为设置断点。
8.1 中断系统
三、中断管理 ●中断嵌套
主程序 ①响应中断1 外设1 中断请求 外设1中断服务程序 ②响应中断2 外设2中断服务程序
外设2中断请求
④中断返回
IRET
③中断返回
IRET
8.1 中断系统
四、中断过程 对于不同类型的中断源，微处理器的响 应及处理过程不完全一样，大致过程为 中断源请求中断 中断响应 中断服务
8.1 中断系统
四、中断过程 ●中断源请求中断 外部中断源：由外部硬件产生可屏蔽 或不可屏蔽中断的请求信号。 内部中断源：在程序运行过程中发生 了指令异常或其他情况。
8.1 中断系统
四、中断过程 ●中断响应 ▲响应可屏蔽中断条件： 1、微处理器处于中断允许状态（IF=1） 2、没有不可屏蔽中断请求和总线请求 3、当前指令执行结束 ▲响应不可屏蔽中断条件： 1、没有总线请求 2、当前指令执行结束
8.2 8086中断系统
一、8086微处理器的中断类型 ●除法错中断 在执行DIV（无符号数除法）或IDIV （有符号数除法）指令时，若发现除数为 零或商超过寄存器所能表达的范围（商溢 出），8086微处理器立即执行中断类型码 为0的内部中断。
8.2 8086中断系统
一、8086微处理器的中断类型 ●单步中断
第8章 中断系统与可编程中断控制器8259A
8.1 中断系统
一、中断系统中的名词概念 ●中断
中断是指CPU暂停正在执行的程序，转去 执行处理中断事件的中断服务程序，待执行 完中断服务程序再返回到原被中断的程序继 续执行。
8.1 中断系统
一、中断系统中的名词概念 ●中断源及分类 通常称引起中断的事件为中断源。 内部中断源：中断源位于微处理器内部， 如程序异常、陷阱中断、软件中断等 外部中断源：中断源在微处理器的外部， 如外部故障、外部事件、I/O事件等
8.1 中断系统
一、中断系统中的名词概念 ●中断服务程序 中断服务程序：处理中断事件的程序段。 如除法错中断服务程序、输入输出中断服 务程序等。 中断服务程序与一般的子程序对比：子程 序的调用是由程序设定，因此是确定的而 中断服务程序由某个事件引发，它的发生 往往是随机的、不确定的。
8.1 中断系统
8.2 8086中断系统
一、8086微处理器的中断类型 ●外部不可屏蔽中断 不可屏蔽中断由NMI引脚引入，微处理 器对NMI中断请求的响应，不受中断允许 标志位IF控制。不管IF的状态如何，只要 NMI信号有效，8086现行指令执行结束， 没有DMA请求，都会立即响应NMI中断请 求。NMI中断类型码固定为2 。
8.1 中断系统
三、中断管理 ●中断源的识别 在多个中断源共存的系统中，当有中 断发生时，CPU需要识别是那个中断源发 出的请求 软件方法：软件查询中断源的状态来识别 硬件方法：需硬件提供中断类型号来识别
8.1 中断系统
三、中断管理 ●中断的优先权 Nhomakorabea对于系统中的所有中断源，必须根据中 断的性质及处理的轻重缓急对中断源进行 排队，并给予优先权。所谓优先权，是指 有多个中断源同时提出中断请求时，微处 理器响应中断的优先次序。
8.2 8086中断系统
一、8086微处理器的中断类型 8086中断结构
外部不可屏蔽中断 NMI 8086 微处理器中断逻辑 INTA INT n 指令 INT 3 断点 INTO 溢出 除法 出错 单步 中断 INTR 8259A 外 部 可 屏 蔽 中 断 请 求
8.2 8086中断系统
一、8086微处理器的中断类型 ●外部可屏蔽中断 可屏蔽中断由INTR引入，受标志寄存器 中的中断允许标志位IF的控制。IF=0时，微 处理器不响应INTR的中断请求，IF=1时， 微处理器响应INTR的中断请求。 8086的可屏蔽中断源由可编程中断控制 器8259A统一管理，INTR中断的类型码可 以是8~255 。