第6章-微型計(jì)算機(jī)的中斷系統(tǒng)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上習(xí) 題 61 什么叫中斷？有哪幾種不同類(lèi)型的中斷？由于某個(gè)事件的發(fā)生，CPU暫停當(dāng)前正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)而執(zhí)行處理該事件的一個(gè)程序。該程序執(zhí)行完成后，CPU接著執(zhí)行被暫停的程序。這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為中斷。根據(jù)中斷源的位置，有兩種類(lèi)型的中斷。有的中斷源在CPU的內(nèi)部，稱(chēng)為內(nèi)部中斷。大多數(shù)的中斷源在CPU的外部，稱(chēng)為外部中斷。根據(jù)中斷引腳的不同，或者CPU響應(yīng)中斷的不同條件，也可以把中斷劃分為可屏蔽中斷和不可屏蔽中斷兩種。 2 什么是中斷類(lèi)型？它有什么用處？用若干位二進(jìn)制表示的中斷源的編號(hào)，稱(chēng)為中斷類(lèi)型。中斷類(lèi)型用來(lái)區(qū)分不同的中斷，使CPU能夠在中斷響應(yīng)時(shí)調(diào)出對(duì)應(yīng)的中斷服務(wù)程序進(jìn)行

2、中斷處理。3 有哪幾種確定中斷優(yōu)先級(jí)的方法？說(shuō)明每一種方法各自的優(yōu)劣之處。確定中斷優(yōu)先權(quán)有四種可選的方法。(1) 軟件查詢(xún)法：采用程序查詢(xún)的方法確定中斷服務(wù)的順序。這種方法中斷邏輯最簡(jiǎn)單（基本上不需要外部中斷邏輯），優(yōu)先級(jí)可以靈活設(shè)置，但中斷響應(yīng)所需時(shí)間最長(zhǎng)。(2) 分類(lèi)申請(qǐng)法：CPU分設(shè)二個(gè)中斷申請(qǐng)信號(hào)的輸入引腳。這種方法需要CPU提供條件。(3) 鏈?zhǔn)絻?yōu)先權(quán)排隊(duì)：菊花鏈法。這種方法需要的外部中斷邏輯比較簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，但是設(shè)備較多時(shí)信號(hào)延遲大，對(duì)設(shè)備故障敏感。(4) 可編程中斷控制器: “向量”優(yōu)先權(quán)排隊(duì)專(zhuān)用電路。這種方法功能最全面，控制靈活，可以通過(guò)程序設(shè)定中斷優(yōu)先權(quán)為固定的或循環(huán)的，但

3、需要增加專(zhuān)用的中斷控制器。4 什么是中斷嵌套？使用中斷嵌套有什么好處？對(duì)于可屏蔽中斷，實(shí)現(xiàn)中斷嵌套的條件是什么？CPU在處理級(jí)別較低的中斷過(guò)程中，出現(xiàn)了級(jí)別較高的中斷請(qǐng)求。CPU停止執(zhí)行低級(jí)別中斷的處理程序而去優(yōu)先處理高級(jí)別中斷，等高級(jí)別中斷處理完畢后，再接著執(zhí)行低級(jí)別的未處理完的中斷處理程序，這種中斷處理方式稱(chēng)為多重（級(jí)）中斷或中斷嵌套。使用中斷嵌套可以使高優(yōu)先級(jí)別的中斷得到及時(shí)的響應(yīng)和處理。對(duì)于可屏蔽中斷，由于CPU在響應(yīng)中斷時(shí)已將IF清零，所以一定要在中斷處理程序中加入開(kāi)中斷指令，才有可能進(jìn)行中斷嵌套。5 什么叫中斷屏蔽？如何設(shè)置I/O接口的中斷屏蔽？用程序的方法使某些中斷源的中斷請(qǐng)求不

4、能夠發(fā)送到CPU，或者雖然能夠發(fā)送但是不能得到響應(yīng)，這種方法稱(chēng)為中斷屏蔽。在外設(shè)的接口內(nèi)增設(shè)一個(gè)中斷屏蔽觸發(fā)器（可以用D觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)），該觸發(fā)器的端與中斷請(qǐng)求信號(hào)相“與”后連接到INTR。當(dāng) = 0時(shí)，中斷請(qǐng)求不能發(fā)往INTR。通過(guò)設(shè)定中斷屏蔽觸發(fā)器的狀態(tài)，可以控制中斷請(qǐng)求信號(hào)是否能夠送到INTR端。置IF= 0, 可以使80x86CPU不響應(yīng)來(lái)自INTR的可屏蔽中斷請(qǐng)求。6 什么是中斷向量？中斷類(lèi)型為1FH的中斷向量為2345H：1234H，畫(huà)圖說(shuō)明它在中斷向量表中的安置位置。中斷服務(wù)程序的入口地址稱(chēng)為中斷向量。中斷類(lèi)型為1FH，它的中斷向量放置在1FH4=0000: 7CH開(kāi)始的位置上。如右

5、圖。7 敘述一次可屏蔽中斷的全過(guò)程。（1） 中斷源請(qǐng)求中斷外部中斷源通過(guò)INTR引腳向CPU請(qǐng)求中斷。（2） 中斷響應(yīng) 中斷源提出中斷請(qǐng)求后，如果 CPU處于允許中斷狀態(tài)（IF=1）； 沒(méi)有不可屏蔽中斷請(qǐng)求和總線請(qǐng)求； 當(dāng)前指令執(zhí)行結(jié)束。則轉(zhuǎn)入中斷響應(yīng)周期。在中斷響應(yīng)周期： CPU取得中斷源的中斷類(lèi)型； 將標(biāo)志寄存器FLAGS和CS、IP（斷點(diǎn)）先后壓入堆棧保存； 清除自陷標(biāo)志位TF和中斷允許標(biāo)志位IF； 讀中斷向量表，獲得相應(yīng)的中斷服務(wù)程序入口地址，轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序。（3） 中斷服務(wù) 中斷服務(wù)程序的主要內(nèi)容包括： 保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) 開(kāi)中斷 中斷處理 關(guān)中斷 恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) （4）中斷返回 8 簡(jiǎn)要敘述82

6、59A內(nèi)部IRR, IMR, ISR三個(gè)寄存器各自的作用。三個(gè)寄存器長(zhǎng)度均為8位。IRR用來(lái)記錄引腳IR7IR0上由外部設(shè)備送來(lái)的中斷請(qǐng)求信號(hào)。當(dāng)外部中斷請(qǐng)求線IRi變?yōu)橛行r(shí)，IRR中與之對(duì)應(yīng)的第i位被置1。IMR用于設(shè)置對(duì)中斷請(qǐng)求的屏蔽信號(hào)。此寄存器的第i位被置1時(shí)，與之對(duì)應(yīng)的外部中斷請(qǐng)求線IRi被屏蔽，不能向CPU發(fā)出INT信號(hào)?？赏ㄟ^(guò)軟件設(shè)置IMR內(nèi)容，確定每一個(gè)中斷請(qǐng)求的屏蔽狀態(tài)。ISR用于記錄當(dāng)前正在被服務(wù)的所有中斷級(jí)，包括尚未服務(wù)完而中途被更高優(yōu)先級(jí)打斷的中斷級(jí)。若CPU響應(yīng)了IRi中斷請(qǐng)求，則ISR中與之對(duì)應(yīng)的第i位置1。ISR用于中斷優(yōu)先級(jí)管理。9 8259A是怎樣進(jìn)行中斷優(yōu)

7、先權(quán)管理的？8259A通過(guò)以下兩種途徑實(shí)現(xiàn)對(duì)中斷優(yōu)先權(quán)的管理：（1） 通過(guò)設(shè)置中斷屏蔽寄存器IMR，可以屏蔽某些中斷請(qǐng)求，從而動(dòng)態(tài)地改變各請(qǐng)求端的優(yōu)先級(jí)別。（2） 8259A響應(yīng)某個(gè)中斷請(qǐng)求之后，將ISR寄存器對(duì)應(yīng)位置1。如果后續(xù)的中斷請(qǐng)求級(jí)別低于正在響應(yīng)的中斷請(qǐng)求，則該中斷不能立即被響應(yīng)。反之，如果新的中斷請(qǐng)求級(jí)別高于正在響應(yīng)的中斷請(qǐng)求，則允許進(jìn)行中斷嵌套。中斷服務(wù)結(jié)束時(shí)，應(yīng)將ISR寄存器對(duì)應(yīng)位清零。10 特殊全嵌套方式有什么特點(diǎn)？它的使用場(chǎng)合是什么？特殊全嵌套方式一般用于級(jí)聯(lián)方式下的8259A主片。如果8259A主片在一次中斷處理尚未結(jié)束時(shí)，收到了來(lái)自同一個(gè)引腳的第二次中斷請(qǐng)求，并且該82

8、59A采用普通全嵌套方式，則它不會(huì)響應(yīng)來(lái)自同一個(gè)引腳的第二次中斷請(qǐng)求。如果該8259A采用特殊全嵌套方式，就會(huì)響應(yīng)該請(qǐng)求（中斷嵌套），從而可以及時(shí)響應(yīng)連接在同一從片8259A上，并且相對(duì)有較高優(yōu)先級(jí)別的中斷請(qǐng)求。11 向8259A發(fā)送“中斷結(jié)束”命令有什么作用？8259A有哪幾種中斷結(jié)束方式？分析各自的利弊。中斷服務(wù)完成時(shí)，必須給8259A一個(gè)命令，使這個(gè)中斷級(jí)別在ISR中的相應(yīng)位清“0”，表示該中斷處理已經(jīng)結(jié)束，允許響應(yīng)新的較低級(jí)別的中斷。這個(gè)命令稱(chēng)為“中斷結(jié)束”命令。8259A有兩種不同的中斷結(jié)束方式。（1）自動(dòng)中斷結(jié)束方式（AEOI） 8259A在中斷響應(yīng)周期內(nèi)自動(dòng)清除ISR中對(duì)應(yīng)位。這

9、種方式使用簡(jiǎn)單，但是不能充分實(shí)現(xiàn)中斷的優(yōu)先權(quán)管理。這種方式只能用在系統(tǒng)中只有一個(gè)8259A，且多個(gè)中斷不會(huì)嵌套的情況。（2）非自動(dòng)中斷結(jié)束方式（EOI）從中斷服務(wù)程序返回前，在程序里向8259A輸出一個(gè)中斷結(jié)束命令（EOI），把ISR對(duì)應(yīng)位清“0”。這種方式可以有效地實(shí)現(xiàn)中斷優(yōu)先權(quán)的管理，從而保證高優(yōu)先級(jí)的中斷可以得到及時(shí)響應(yīng)。但是，如果在程序里忘了將ISR對(duì)應(yīng)位清零，那么，8259A將不再響應(yīng)這個(gè)中斷以及比它級(jí)別低的中斷請(qǐng)求。12 某系統(tǒng)中有兩片8259A，從片的請(qǐng)求信號(hào)連主片的IR2引腳，設(shè)備A中斷請(qǐng)求信號(hào)連從片IR5引腳。說(shuō)明設(shè)備A在一次I/O操作完成后通過(guò)兩片8259A向8086申請(qǐng)中

10、斷，8086CPU通過(guò)兩片8259A響應(yīng)中斷，進(jìn)入設(shè)備A中斷服務(wù)程序，發(fā)送中斷結(jié)束命令，返回?cái)帱c(diǎn)的全過(guò)程。 設(shè)備A通過(guò)從片IR5引腳向從片發(fā)出中斷請(qǐng)求； 從片將IRR5置“1”，并通過(guò)INT（與主片IR2相連）向主片發(fā)出中斷請(qǐng)求； 主片將IRR2置“1”，通過(guò)INT（與CPU的INTR相連）向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求； CPU通過(guò)第一個(gè)向主片和從片響應(yīng)中斷請(qǐng)求； 主片8259A在CAS0CAS2上發(fā)出代碼“010”，表示連接在IR2上的從片中斷被響應(yīng)，同時(shí)主片還把本片ISR2置“1”，把本片IRR2清“0”； 從片收到第一個(gè)和主片CAS0CAS2上發(fā)來(lái)的010代碼后，將本片ISR5置“1”，同時(shí)把本

11、片IRR5清“0”。收到第二個(gè)后，將本片IRR5對(duì)應(yīng)的中斷類(lèi)型通過(guò)數(shù)據(jù)總線發(fā)往CPU； CPU進(jìn)入設(shè)備A的中斷服務(wù)程序，在程序中先后對(duì)主片和從片發(fā)出中斷結(jié)束命令，兩個(gè)芯片內(nèi)的ISR2和ISR5先后被清零。 中斷服務(wù)結(jié)束，返回?cái)帱c(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行。13 某8086系統(tǒng)用3片8259A級(jí)聯(lián)構(gòu)成中斷系統(tǒng)，主片中斷類(lèi)型號(hào)從10H開(kāi)始。從片的中斷申請(qǐng)連主片的IR4和IR6引腳，它們的中斷類(lèi)型號(hào)分別從20H、30H開(kāi)始。主、從片采用電平觸發(fā)，嵌套方式，普通中斷結(jié)束方式。請(qǐng)編寫(xiě)它們的初始化程序。假設(shè)主片端口地址為10H，12H。從片的端口地址分別為 18H, 1AH和 1CH, 1EH。MOVAL, B；主片ICW

12、1OUT10H, AL；電平觸發(fā)，級(jí)連方式MOVAL, 10H；主片ICW2OUT12H,AL；主片中斷類(lèi)型MOVAL, B；主片ICW3OUT12H, AL；IR4，IR6連有從片MOVAL, B；主片ICW4OUT12H, AL；特殊全嵌套，非自動(dòng)中斷結(jié)束MOVAL, B；從片ICW1OUT18H, AL；電平觸發(fā)，級(jí)連方式MOVAL, 20H；從片ICW2OUT1AH,AL；從片中斷類(lèi)型MOVAL, B；從片ICW3OUT1AH, AL；本片連接在主片IR4引腳上MOVAL, B；從片ICW4OUT1AH, AL；非特殊全嵌套，非自動(dòng)中斷結(jié)束MOVAL, B；從片ICW1OUT1CH,

13、AL；電平觸發(fā)，級(jí)連方式MOVAL, 30H；從片ICW2OUT1EH,AL；從片中斷類(lèi)型MOVAL, B；從片ICW3OUT1EH, AL；本片連接在主片IR6引腳上MOVAL, B；從片ICW4OUT1EH, AL；非特殊全嵌套，非自動(dòng)中斷結(jié)束注意：（1） 由于8086系統(tǒng)有16根數(shù)據(jù)線，各8259A的端口地址均為偶數(shù)（假設(shè)各8259A的數(shù)據(jù)線連接在8086系統(tǒng)的低8位數(shù)據(jù)線上）。（2） 主片用特殊全嵌套，從片用一般全嵌套。14 給下面的8259A初始化程序加上注釋?zhuān)f(shuō)明各命令字的含義。MOVAL, 13H；ICW1: 邊沿觸發(fā)，單片8259AOUT50H, AL；MOVAL, 08H；ICW2: 中斷類(lèi)型高5位為00001OUT51H, AL；MOVAL, 0BH；ICW4: 非特殊全嵌套，緩沖方式，主片，非自動(dòng)中斷結(jié)束OUT51H, AL；15 設(shè)8259A端口地址為20H和21H，怎樣發(fā)送清除ISR3的命令？為了清除ISR3，需要通過(guò)OCW2發(fā)送特殊的中斷結(jié)束命令，使SL=1, EOI=1, L2L1L0=011。指令如下：MOVAL, BOUT20H, AL16 圖6-17能否直接用于8086系統(tǒng)？為什么？圖6-17不能