中断.ppt

第7章 微计算机的中断系统 * * 7.1 中断控制方式的特点 如前所述，当CPU 与外设用查询方式传送数据时，外设完全处于被动状态，只有被CPU查询到并且具备传送数据的条件时才有可能工作，因此在查询方式下，CPU 将大量时间花在等待上，降低了工作效率。因此在计算机技术中引入了中断的概念。 中断是指计算机的CPU 在正常运行程序时，由于内部或外部某个紧急事件的发生，使CPU暂停正在运行的程序，而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，待处理完后再返回被中断的程序，继续执行。这个过程就是中断。 1. 中断系统所具有的功能 为了满足上述要求，中断系统应具有如下功能： 多中断源请求，软件可禁止和允许每个中断源的中断请求。通常在系统中会有多个中断源，如果在某段时间内，CPU 不想为某个或某几个中断源服务，这就要求系统能够通过软件暂时屏蔽对应的中断源，而对其他中断源仍保持开放状态。当在另外的时间段，系统还可通过软件开放前面被屏蔽的中断源。 (2) 中断优先级判别功能，响应优先级别最高的请求。当系统中的多个中断源同时申请中断时，就必须要求用户事先根据各中断源的轻重缓急规定一个中断级别，即优先级。CPU可根据优先级找到中断级别最高的中断源，并响应它的中断请求。当中断处理完后，再响应级别较低的中断源。 (3) 中断嵌套功能，即级别高的中断可中断级别较低的中断。当CPU 正在执行某个中断源中断服务程序时，若有级别更高的中断源向CPU 申请中断，则CPU 应能暂停正在执行的中断服务程序而响应级别高的中断，在处理完级别高的中断后，再继续执行被暂停的中断服务程序。 (4) 中断实现。当某一中断源向CPU 申请中断后，CPU 能决定是否给予响应，当响应中断后，能自动转向中断处理程序去执行，中断处理结束后能自动返回主程序继续执行。 2. 中断系统的组成 为实现上述功能，完整的中断系统应包括以下3 方面： (1) 微处理器应有处理中断请求的机制与相关硬件电路。即接收请求、响应请求、保护现场、转向中断服务程序以及中断处理完返回。 (2) 外围应有一个与处理器匹配的中断控制器，能管理多个中断源，进行优先级裁决及中断源屏蔽等功能。 (3) 根据处理器的结构编写中断处理程序，安排相关的系统初始化。 3. 中断控制方式的优点 1) 分时处理 CPU 在启动外设工作后，继续执行主程序。当外设向CPU 发出数据传递的中断请求时，CPU 暂停主程序，而执行I/O(中断处理)操作，中断处理结束后，CPU 恢复执行主程序的同时，外设也继续原来的工作。具备了中断功能，CPU 可允许多个外设同时工作，这样就大大提高了CPU 的利用率，也提高了I/O 的速度。 2) 实时控制 计算机用于控制时，外设可在任何时间发出中断请求，要求CPU 进行处理，CPU 一旦接收到中断请求，只要中断未被屏蔽，就可以立即响应并进行处理。这样快速及时的处理，在查询的工作方式下是做不到的。 3) 故障处理 计算机在运行中会出现各种故障，如硬件错误、电源断电、存储出错、运算溢出等异常情况，CPU 可利用中断系统进行处理。 7.2 8086 微处理器的中断方式 8086/8088 中断属矢量中断也叫类型中断。8086/8088 系统可处理256 种不同类型的中断，每个中断对应一个中断类型号，所以256 种中断对应的中断类型号为0～255，这256种不同类型的中断可以来自外部，即由硬件产生，也可以来自内部，即由软件(中断指令)产生，或者满足某些特定条件后引发CPU 中断。 7.2.1 外部中断 外部中断是由CPU 的外部中断请求引脚NMI 和INTR 引起的中断过程，可分为非屏蔽中断和可屏蔽中断两种。 1. 非屏蔽中断 若CPU的NMI引脚接收到一个有效高电平持续两个时钟周期以上的正跳变号(上升沿)时，则可能会产生一次中断，由于这种中断的响应不受中断允许标志IF 的控制所以称为非屏蔽中断。 非屏蔽中断主要用于处理系统的意外或故障，如电源断电、存储器读写错误或受到严重的信干扰。在IBM PC/XT 中的非屏蔽中断源有3 种：浮点运算协处理器8087 的中断请求、系统板 上RAM 的奇偶校验错和扩展槽中的I/O 通道错。以上3 者中的任何一个都可以单独提出中断请求，但是否真正形成NMI 信号，还要受NMI 屏蔽寄存器的控制。当这个屏蔽寄存器的D7=1 时才允许向CPU 发送NMI 请求，否则即使有中断请求，也不能发出NMI 信号。NMI 屏蔽寄存器的端口地址为A0H，可以用OUT 指令对这一位写入1 或0，达到允许或禁止NMI 的效果。 Intel 公司