中斷及中斷控制器課件

6.2中斷及中斷控制器82596.2.1中斷的基本概念（1）什么是中斷

在日常生活中，中斷現(xiàn)象俯拾皆是……在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，一個(gè)CPU要處理若干事務(wù)：數(shù)據(jù)采集，運(yùn)算，顯示，處理突發(fā)事件，通信，打印…….。這就要求采用中斷技術(shù)，才能作到面面俱到而又不誤突發(fā)事件的處理時(shí)機(jī)。計(jì)算機(jī)用于測控領(lǐng)域，必然涉及中斷。在計(jì)算機(jī)中，中斷的含義很狹窄：從程序執(zhí)行的角度看：CPU正在執(zhí)行的當(dāng)前程序被外設(shè)打斷，轉(zhuǎn)而執(zhí)行為外設(shè)服務(wù)的所謂“中斷服務(wù)程序”（ISR：InterruptServiceRoutine）。

當(dāng)前程序外設(shè)n的中斷服務(wù)程序CPUINTR中斷請求觸發(fā)器

外設(shè)n當(dāng)前程序：CALLSUBR：子程序*外設(shè)隨機(jī)誘發(fā)中斷，轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序*硬、軟件配合尋找入口地址*由CALL指令引起轉(zhuǎn)入子程序*預(yù)知何時(shí)轉(zhuǎn)入子程序*入口地址直接從CALL中取得SUBR

從數(shù)據(jù)傳送的角度看，是主機(jī)與外設(shè)交換信息的一種方式。6.2中斷及中斷控制器82596.2.1中斷的基本概念（2）中斷源與中斷向量表中斷源：能夠引發(fā)CPU中斷的信息源,稱為中斷源。80X86微機(jī)系統(tǒng)中最多允許有256種中斷源，其中中斷源類型編號(hào)為0～255。*中斷系統(tǒng)：為了實(shí)現(xiàn)中斷而配置的硬件和軟件構(gòu)成的系統(tǒng)1）內(nèi)中斷（軟中斷）指CPU執(zhí)行某些特殊操作或由INT指令引起的中斷，通常分為以下三類：①執(zhí)行INTn指令引起的中斷，n=00~FFH②CPU中斷在執(zhí)行指令的過程中出現(xiàn)某些需要處理的異常而產(chǎn)生的中斷。③使用調(diào)試程序中的單步或斷點(diǎn)設(shè)置操作引起的中斷.①INTn指令（n=0~255）如INT21H執(zhí)行該指令后，轉(zhuǎn)入系統(tǒng)的“21H型中斷服務(wù)程序”，執(zhí)行由AH指定的子程序

21H型中斷服務(wù)程序根據(jù)AH內(nèi)容進(jìn)入某一子程序AH=01

AH=02

AH=09

AH=0AAH=4C01H功能02H功能09H功能0AH功能4CH功能:::（2）中斷源與中斷向量表1）內(nèi)中斷（軟中斷）①INTn②CPU中斷

此類中斷使用了0、1、3、4、6、7中斷號(hào)*1除法錯(cuò)中斷（屬于CPU的0型中斷）除數(shù)為0或商超過有關(guān)寄存器所能表示的最大值，產(chǎn)生除法錯(cuò)中斷*2INTO指令溢出中斷指令（屬于CPU的4型中斷）例：ADDAL，BL

INTO；當(dāng)OF=0，不引起INTO操作；當(dāng)OF=1時(shí)，引起溢出中斷*BOUND指令（數(shù)組邊界檢查指令）中斷檢查帶符號(hào)的數(shù)組下標(biāo)是在由包含上界和下界的存儲(chǔ)器塊所限定的范圍內(nèi)。下標(biāo)超出范圍就產(chǎn)生中斷。

③單步調(diào)試中斷

當(dāng)標(biāo)志寄存器中的自陷位TF=1且中斷允許標(biāo)志位IF=1時(shí)，CPU處于單步工作方式。在TD環(huán)境下，F(xiàn)7，F(xiàn)8鍵作為設(shè)定功能鍵，在這兩個(gè)鍵的處理程序中，使TF=1，IF=1。在TD環(huán)境中，可以在程序中需要的位置處插入INT3指令，執(zhí)行到該指令處，CPU中斷正常執(zhí)行過程，便于調(diào)試程序。在用戶程序中執(zhí)行INT3無意義。

②CPU中斷③單步調(diào)試中斷（2）外中斷（重點(diǎn)）由外設(shè)向CPU發(fā)出中斷請求。1）非屏蔽中斷NMI（Non-MaskableInterrupt）不受CPU內(nèi)部中斷允許標(biāo)志IF的屏蔽2）可屏蔽中斷INTR（maskableINTRrupt）

受CPU內(nèi)部中斷允許標(biāo)志IF的屏蔽

STI指令，使IF=1，CPU可以接受來自INTR引腳上的中斷請求。術(shù)語：開中斷/中斷允許/允中CLI指令，

使IF=0，CPU不接受來自INTR引腳上的中斷請求。術(shù)語：關(guān)中斷/中斷禁止

CPU

NMI

INTR當(dāng)NMI上有正跳變信號(hào)時(shí)，即產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)部引導(dǎo)的類型2中斷。NMI引腳上的中斷請求不受IF標(biāo)志的控制，IF不能屏蔽NMI引腳上的中斷請求。IF=1，CPU響應(yīng)INTR引腳上的中斷請求;IF=0，CPU不響應(yīng)INTR引腳上的中斷請求通過INTR引腳傳遞到CPU的可屏蔽中斷，中斷類型號(hào)可以為6~255*中斷系統(tǒng)：為了實(shí)現(xiàn)中斷而配置的硬件和軟件構(gòu)成的系統(tǒng)

（2）外中斷（重點(diǎn)）CPU當(dāng)NMI上有正跳變信號(hào)時(shí)，即（3）中斷向量表（P166）（注意內(nèi)容的展開）1）中斷源的識(shí)別中斷技術(shù)的核心問題——尋找中斷服務(wù)程序的入口地址*識(shí)別中斷源和尋找入口地址的復(fù)雜性在INTR引腳上可以連接250（6~255）個(gè)中斷源。CPUINTR08號(hào)中斷源09號(hào)中斷源0A號(hào)中斷源FF號(hào)中斷源08號(hào)中斷服務(wù)程序09號(hào)中斷服務(wù)程序0A號(hào)中斷服務(wù)程序FF號(hào)中斷服務(wù)程序ADDR00ADDR01ADDR02:ADDR08:ADDRFF中斷向量表中斷控制器中斷向量表是中斷源與中斷服務(wù)程序之間的“紐帶”。ADDR08ADDR09ADDR02ADDRFF::（3）中斷向量表（P166）（注意內(nèi)容的展開）1）中斷源的任何一個(gè)中斷源發(fā)出中斷請求，CPU必須能夠迅速、準(zhǔn)確地找到為該中斷源服務(wù)的中斷服務(wù)程序的入口地址，怎么找？

從應(yīng)用角度看，很多中間過程并不需要用戶通過編程來完成，因而可以大大簡化中斷索引過程的敘述。這里，分四步（#1、#2、#3、#4）來敘述識(shí)別中斷源和尋找入口地址的問題。#1

識(shí)別中斷源及尋找入口地址概要從編程角度看，為了識(shí)別中斷源及尋找入口地址，外設(shè)與CPU必須進(jìn)行如圖所示的交流。CPU向外設(shè)索取的中斷向量號(hào)，實(shí)際上就是索取中斷源的“身份證號(hào)”——標(biāo)識(shí)符。CPU取得它，也就識(shí)別了中斷源。當(dāng)CPU取得中斷向量號(hào)以后，又如何取得相應(yīng)中斷源的中斷服務(wù)程序的入口地址呢？必須借助于中斷向量表。

*識(shí)別中斷源及尋找入口地址概要示意任何一個(gè)中斷源發(fā)出中斷請求，CPU必須能夠迅INTRCPU

中斷源N*1請求中斷當(dāng)前程序，執(zhí)行N的中斷服務(wù)程序*2接受中斷請求。但不知道入口地址，請送標(biāo)識(shí)碼（中斷向量號(hào)）！*3標(biāo)識(shí)碼是N，請按規(guī)則，在中斷向量表中獲取N的中斷服務(wù)程序的入口地址。什么是“中斷向量表”，如何根據(jù)標(biāo)識(shí)碼從中查找入口地址？#2中斷向量表

①中斷類型號(hào)：即中斷源標(biāo)識(shí)碼或中斷向量號(hào)。80X86給每一個(gè)中斷源分配了一個(gè)序號(hào)，從00—FFH，共256個(gè)。

在80X86中是通過中斷類型號(hào)來識(shí)別中斷源的。INTR*1請求中斷當(dāng)前程序，*2接受中斷請求。但不知道入口②中斷向量：中斷服務(wù)程序的入口地址

③中斷向量表：*80X86在內(nèi)存0段0000H—03FFH這1K字節(jié)中建立了一個(gè)中斷向量表，用以存放256個(gè)中斷向量。*各中斷源的中斷服務(wù)程序入口地址在內(nèi)存中斷向量表中有固定的存放位置——以中斷類型號(hào)X4開始的連續(xù)四個(gè)字節(jié)單元中，前兩個(gè)字節(jié)存放中斷服務(wù)程序的入口地址的偏移量，后兩個(gè)字節(jié)存放中斷服務(wù)程序的入口地址的段基址。對于0號(hào)中斷而言，設(shè)其中斷服務(wù)程序的入口地址是：

UUVV：XXYY（其物理地址是UUVV0+0XXYY），則有： 0000:0000YY 0000:0001XX 0000:0002VV 0000:0003UU對于0aH號(hào)中斷而言，設(shè)其中斷服務(wù)程序的入口地址是：0100：0051（其物理地址是

01000+0051），則有：

0ax4=0028H中斷向量0000:0028510000:0029000000:002A000000:002B01中斷向量地址②中斷向量：中斷服務(wù)程序的入口地址③中斷向量表：*80X8④中斷向量地址：存放中斷向量（入口地址）的存儲(chǔ)單元的地址，即N×4、N×4+1、N×4+2、N×4+3

#3如何根據(jù)中斷類型號(hào)在中斷向量表中尋找入口地址？

CPU在響應(yīng)中斷時(shí)，根據(jù)中斷類型號(hào)，從中斷向量表中取出高兩個(gè)字節(jié)（入口地址的段基址）裝入代碼段寄存器CS；低兩個(gè)字節(jié)（入口地址的偏移量）裝入指令指針寄存器IP中，轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序。

中斷響應(yīng)時(shí)，CPU將有以下操作：把F寄存器、IP寄存器和CS寄存器的內(nèi)容壓入堆棧；把0：N×4和0：N×4+1的內(nèi)容送入IP；把0：N×4+2和0：N×4+3的內(nèi)容送入CS；跳到CS：IP去執(zhí)行中斷服務(wù)程序。設(shè)某中斷源的中斷類型號(hào)為0aH，執(zhí)行中斷時(shí)，CPU根據(jù)0aH，得到28H，從0028H，0029H，002AH和002BH這四個(gè)單元中取得

0100：0051

并把前兩個(gè)字節(jié)0051H送入IP，后兩個(gè)字節(jié)0100H送入CS。物理地址為01000H+00051H=01051H，即中斷服務(wù)程序的人口地址。

誰提供中斷類型號(hào)？當(dāng)中斷是由指令I(lǐng)NTn產(chǎn)生時(shí)，

指令直接提供中斷向量；

④中斷向量地址：存放中斷向量（入口地址）的存儲(chǔ)單元的地址，#當(dāng)中斷是由外設(shè)產(chǎn)生時(shí)，應(yīng)由該外設(shè)向CPU提供中斷向量YYXXVVUU

51000001CPU響應(yīng)中斷，則把中斷服務(wù)程序入口地址送入IP和CS0000:0000H

IP

IP

CSCS

IP

CS中斷號(hào)N

N×4內(nèi)存地址中斷向量表

00H

00H

0000:0004H

01H

04H

0AH

28H

0000:0028H

0000:0029H

0000:002AH

0000:002BH

N

N×4

FFH

03FCH

0000：03FCH

0000：03FFH

CPU根據(jù)中斷源提供的標(biāo)識(shí)碼（即：中斷類型號(hào)，中斷向量號(hào)）即可在中斷向量表中找到該中斷源的中斷服務(wù)程序入口地址。

在硬中斷中，向CPU提供中斷源識(shí)別碼是中斷技術(shù)的關(guān)鍵。需要硬軟件的有機(jī)配合。8259A可編程中斷控制器用于管理中斷，向CPU提供標(biāo)識(shí)碼（中斷向量號(hào)、中斷類型號(hào)）當(dāng)中斷是由外設(shè)產(chǎn)生時(shí)，應(yīng)由該外設(shè)向CPU提供中斷向量YYCP路線圖：中斷源提供類型號(hào)N—得到中斷向量地址4×N、4×N+1、4×N+2、4×N+3—在中斷向量表中取這4個(gè)單元的內(nèi)容送CS和IP——進(jìn)入中斷服務(wù)程序。例：設(shè)某外設(shè)的識(shí)別碼為0aH，其中斷服務(wù)程序的入口地址為：0100：0051HCPU0ax4=0028HINTR

IACK0aH外設(shè)0aH外設(shè)中斷服務(wù)程序51000001中斷向量表DB用戶編程填寫用戶編寫

中斷發(fā)生之前，用戶先要完成的兩項(xiàng)工作問題：在多個(gè)中斷源的情況下，如何把優(yōu)先級(jí)最高的中斷源的識(shí)別碼送給CPU？怎么送？0000:00280000:00290000:002A0000:002B②①③0a④⑤0100:0051路線圖：例：設(shè)某外設(shè)的識(shí)別碼為0aH，CPU0aH0aH形象地給出了與中斷操作有關(guān)的主要過程。設(shè)中斷類型號(hào)為0aH，其中斷服務(wù)程序的入口地址已經(jīng)填入到中斷向量表中正確的位置。中斷主要過程：①0aH號(hào)中斷源：情況緊急，請求CPU執(zhí)行0aH號(hào)中斷服務(wù)程序。②CPU：現(xiàn)在正好沒有比你更緊迫的事件要處理，可以接受你的請求，但苦于不知道你是誰，請送你的“身份證號(hào)”——中斷類型號(hào)。③0aH號(hào)中斷源：我是0aH號(hào)中斷源。④CPU嚴(yán)格按“游戲規(guī)則”，根據(jù)0aH，得到28H，從0028H，0029H，002AH和002BH這四個(gè)單元中取得0100：0051并把低兩個(gè)字節(jié)0051H送入IP，高兩個(gè)字節(jié)0100H送入CS。絕對地址為01000H+00051H=01051H，即中斷服務(wù)程序的人口地址。⑤CPU執(zhí)行0aH號(hào)中斷服務(wù)程序。

#4中斷向量的填入誰來填寫中斷向量表中各項(xiàng)的內(nèi)容？開機(jī)后，BIOS立即把有關(guān)的中斷向量填入中斷向量表中（包括0—7FH一段），當(dāng)BIOS引導(dǎo)DOS到內(nèi)存后，DOS進(jìn)行初始化時(shí)，又把某些中斷向量填入中斷向量表，還要修改由BIOS裝入的某些中斷向量。用戶的中斷服務(wù)程序的入口地址應(yīng)當(dāng)由用戶自己填寫，中斷向量表的設(shè)置當(dāng)CPU響應(yīng)中斷時(shí)，將從中斷向量表中讀取中斷向量送給CS和IP，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序。因此，用戶必須事先將中斷服務(wù)程序的入口地址填入系統(tǒng)的中斷向量表中，填入的方法有兩種。

形象地給出了與中斷操作有關(guān)的主要過程。設(shè)中斷類型假設(shè)中斷類型號(hào)為32H，斷服務(wù)程序入口處的標(biāo)號(hào)為INTSUB。①用程序設(shè)置中斷向量表、、、CLI；關(guān)中斷MOV AX，0；0段MOV ES，AXMOV DI，4*32H；0段內(nèi)偏移地址LEA AX，INTSUB；取入口地址的偏移地址CLD；增址STOSW；把入口地址的偏移地址存入；0000：4*32字單元MOV AX，SEGINTSUB；取入口地址的段基址STOSW；把入口地址的段基址存入；0000：4*32+2字單元、、、DI+24×32+2DI4×32+0用CLD（ClearDF）設(shè)置DF=0，增址修改AL偏移AH地址AL段基AH址用STOSW指令完成填寫中斷向量中斷向量表

ES0段

假設(shè)中斷類型號(hào)為32H，斷服務(wù)程序入口處的標(biāo)號(hào)為INTSUBP167或：

、、、MOV AX，0；0段MOV DS，AXMOV BX，4*32H；0段內(nèi)偏移地址MOV AX，OFFSETINTSUB；取入口地址的偏移地址MOV[BX]，AX；把入口地址的偏移地址存入；0000：4*32字單元MOV AX，SEGINTSUB；取入口地址的段基址MOV[BX+2]，AX；把入口地址的段基址存入；0000：4*32+2字單元DI+24×32+2DI4×32+0AL偏移AH地址AL段基AH址中斷向量表

DS0段

用DOS功能設(shè)置中斷向量表（07/10/31007）*中斷向量的置換在中斷向量表中，系統(tǒng)占有若干單元存放系統(tǒng)自己的中斷服務(wù)程序的入口地址（中斷向量），微機(jī)在初始化過程中，把這些中斷向量填寫到中斷向量表中。例如：系統(tǒng)輔串口占用中斷向量號(hào)0BH，系統(tǒng)初始化時(shí)，已經(jīng)在0B×4~0B×4+3（002CH~002FH）這4個(gè)單元中填寫了中斷向量；如果用戶也想占用0BH，也必須把用戶的中斷向量寫入這4個(gè)單元。為了不破壞系統(tǒng)設(shè)置的中斷向量，需要進(jìn)行中斷置換：P167或：、、、DI+24×32+2DIIPLIPHCSLCSH用戶中斷服務(wù)程序CS:IP原中斷向量

堆棧

CS:IP1

2

30000:002CH0000:002DH0000:002EH0000:002FH*借用DOS35H號(hào)功能，讀出原中斷向量；

*借用DOS25H號(hào)功能，把用戶中斷向量寫入中斷向量表把原中斷向量填回中斷向量表1）35H號(hào)功能：入口：AL：中斷向量號(hào)

出口：ES存放中斷向量的段基址；BX存放偏移地址2）25H號(hào)功能

入口：AL：中斷向量號(hào)；DS：中斷向量的段基址；DX：偏移地址例：設(shè)某外設(shè)的中斷服務(wù)程序的入口地址為INTP，中斷類型號(hào)為0BH。用戶中斷CS:IP原中斷向量堆棧CS:IP1230如果把0BH改變0AH，程序中相關(guān)部分應(yīng)當(dāng)怎么處理？（3）中斷描述符表在DOS環(huán)境下，486工作在實(shí)模式時(shí)，中斷服務(wù)程序的屬性比較單一，僅用中斷向量表明它的位置就可以了。:MOVAX，350BH；AH=35H，AL=0BHINT21H；從向量表中讀出原中斷向量

；存人ES：BPUSHES；把原中斷向量壓入堆棧PUSHBX

MOVAX，SEGINTP；取用戶中斷向量段基址MOVDS，AX；25H功能要求基地址送入DSMOVDX，OFFSETINTP；用戶中斷向量偏移地址MOVAX，250BH；AH=25H，AL=0BHINT21H；把用戶中斷服務(wù)程序入口地址:；填入中斷向量表POPDX;取原中斷向量POPDSMOVAX，250BHINT21H；把原中斷向量填回中斷向量表如果把0BH改變0AH，程序中相關(guān)部分應(yīng)當(dāng)怎么處理？（3）中在多任務(wù)操作系統(tǒng)（如：UNIX，WINDOWS）管理下，486工作在保護(hù)模式的時(shí)候，情況要復(fù)雜得多，僅僅用中斷向量已經(jīng)不能全面描述中斷服務(wù)程序的全部屬性了，而必須：用中斷描述符來描述中斷服務(wù)程序；用中斷描述符表來代替中斷向量表。

暫時(shí)了解到此（4）中斷優(yōu)先級(jí)與中斷嵌套CPU在執(zhí)行中斷服務(wù)程序的過程中，被高優(yōu)先級(jí)的中斷源中斷，又轉(zhuǎn)入另一個(gè)中斷服務(wù)程序的操作，叫中斷嵌套。P170圖6.12

嵌套原則：高級(jí)可以中斷低級(jí)，低級(jí)不能中斷高級(jí)或同級(jí)。P170表6.1給出了在80486中，各大類中斷源的優(yōu)先級(jí)。（5）CPU響應(yīng)中斷的條件并非一產(chǎn)生中斷請求，CPU就響應(yīng)中斷。CPU響應(yīng)中斷是有一定條件的，其中以可屏蔽中斷的條件最多，以此為例，講解CPU響應(yīng)可屏蔽中斷的條件

①中斷源發(fā)出中斷請求信號(hào)

②中斷請求信號(hào)不被屏蔽（請求能夠被傳遞到INTR引腳），在I/O口這一級(jí)增加一道關(guān)口，增加控制的靈活性。

③CPU愿意接受中斷（CPU開中斷，允許中斷）

④沒有更高優(yōu)先級(jí)的中斷

⑤執(zhí)行完當(dāng)前指令

在多任務(wù)操作系統(tǒng)（如：UNIX，WINDOWS）管理下，48通過一張簡圖，解釋以上幾點(diǎn)的含義。CPU④⑤

③INTR與門中斷屏蔽（允許）觸發(fā)器控制端口中斷請求觸發(fā)器外設(shè)請求信號(hào)是否被屏蔽中斷是否打開保存請求信號(hào)直到被響應(yīng)為止①②有了以上基礎(chǔ)，再看P164圖6.8。通過一張簡圖，解釋以上幾點(diǎn)的含義。CPU與門中斷屏*主干：外設(shè)數(shù)據(jù)—數(shù)據(jù)端口—DB—CPU*為配合中斷操作，增加若干環(huán)節(jié)。中斷允許觸發(fā)器受控于CPU，CPU對控制信號(hào)端口發(fā)出控制信號(hào)，可以把允許觸發(fā)器置1（打開與門，請求信號(hào)能夠被傳送到INTR）或置0（屏蔽請求信號(hào)）。

輸入裝置鎖存器數(shù)據(jù)D&&三態(tài)緩沖器RQM/IOW/RM/IOW/R＋5VPdPs地址譯碼數(shù)據(jù)口地址總線（A7-A0）控制口CPU數(shù)據(jù)總線選通信號(hào)&DQ數(shù)據(jù)線D0位INTR中斷請求觸發(fā)器I/O環(huán)節(jié)的中斷允許觸發(fā)器*主干：外設(shè)數(shù)據(jù)—數(shù)據(jù)端口—DB—CPU輸入裝置鎖存器數(shù)（6）中斷處理過程內(nèi)中斷處理過程①CPU自動(dòng)產(chǎn)生中斷類型號(hào)n；②（SP）-2→（SP），標(biāo)志寄存器F內(nèi)容入棧；③（SP）-2→（SP），當(dāng)前代碼段CS內(nèi)容入棧；④（SP）-2→（SP），當(dāng)前指令計(jì)數(shù)器IP內(nèi)容入棧；⑤禁止外部中斷IF＝0，禁止單步中斷TF＝0；⑥從中斷向量表中取中斷服務(wù)程序入口地址（4*N單元的字內(nèi)容送IP，4*N＋2單元里的內(nèi)容送CS）；⑦轉(zhuǎn)中斷服務(wù)程序；⑧執(zhí)行中斷服務(wù)程序并返回，彈出IP，CS，F(xiàn)，返回?cái)帱c(diǎn)。外中斷（INTR）執(zhí)行過程①CPU發(fā)出兩個(gè)中斷響應(yīng)信號(hào)INTA，第二個(gè)INTA時(shí)，CPU從當(dāng)前數(shù)據(jù)總線上取中斷類型碼N（通常由管理INTR的控制器8259A提供）；②（SP）-2→（SP），標(biāo)志寄存器F內(nèi)容入棧；③（SP）-2→（SP），當(dāng)前代碼段CS內(nèi)容入棧；④（SP）-2→（SP），當(dāng)前指令計(jì)數(shù)器IP內(nèi)容入棧；⑤禁止外部中斷IF＝0，禁止單步中斷TF＝0；⑥首先從中斷向量表中取4*N單元的字內(nèi)容送IP，然后再取4*N＋2單元里的內(nèi)容送CS；⑦轉(zhuǎn)中斷服務(wù)程序；⑧執(zhí)行中斷服務(wù)程序并返回，彈出IP，CS，F(xiàn)，返回?cái)帱c(diǎn)，繼續(xù)執(zhí)行。（6）中斷處理過程（7）多中斷源的中斷識(shí)別與優(yōu)先級(jí)管理

1）中斷優(yōu)先級(jí)編碼電路CPU未響應(yīng)任何中斷，優(yōu)先級(jí)無效，此處為“1”；否則為“0”新中斷源的優(yōu)先級(jí)別高于CPU正在響應(yīng)的中斷源，此處為“1”存放CPU正在響應(yīng)的中斷源的中斷優(yōu)先級(jí)編碼多個(gè)中斷源同時(shí)發(fā)出中斷請求時(shí)，只輸出級(jí)別最高的中斷源的優(yōu)先級(jí)編碼。任何一個(gè)中斷請求，均可通過‘或’門送到CPUCPU未響應(yīng)任何中斷時(shí)，中斷請求信號(hào)通過與2傳遞給CPU；CPU正在為某一中斷源服務(wù)時(shí)，由比較器決定是否通過與1把新中斷請求傳遞給CPU。新中斷源CPU正在響應(yīng)的優(yōu)先級(jí)編碼中斷源的編碼

A2A1A0

B2B1B0

111

高

111

110

110：：000

低

000A>B，表明“新”級(jí)別高于“正”（7）多中斷源的中斷識(shí)別與優(yōu)先級(jí)管理1）中斷優(yōu)先級(jí)編碼電路2）菊花鏈排隊(duì)電路

IACKInterruptACKnowledge，中斷應(yīng)答（中斷響應(yīng)）。該信號(hào)啟動(dòng)鎖存器，把中斷源狀態(tài)送入CPU，作為查詢依據(jù)。*每一個(gè)中斷源配有一個(gè)中斷向量發(fā)生器，當(dāng)IACK信號(hào)送達(dá)某中斷源時(shí)，如果該中斷源沒有發(fā)出中斷請求信號(hào)，則把IACK信號(hào)傳遞到后面。

如果該中斷源發(fā)出了中斷請求信號(hào)，則在IACK信號(hào)作用下，該中斷源通過中斷向量發(fā)生器把自己的識(shí)別碼（中斷向量號(hào)）回送CPU。CPU根據(jù)識(shí)別碼，在中斷向量表中，找到相應(yīng)的中斷服務(wù)程序的入口地址。

2）菊花鏈排隊(duì)電路IACKInterru6.2中斷及中斷控制器82596.2.1中斷的基本概念（1）什么是中斷

在日常生活中，中斷現(xiàn)象俯拾皆是……在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，一個(gè)CPU要處理若干事務(wù)：數(shù)據(jù)采集，運(yùn)算，顯示，處理突發(fā)事件，通信，打印…….。這就要求采用中斷技術(shù)，才能作到面面俱到而又不誤突發(fā)事件的處理時(shí)機(jī)。計(jì)算機(jī)用于測控領(lǐng)域，必然涉及中斷。在計(jì)算機(jī)中，中斷的含義很狹窄：從程序執(zhí)行的角度看：CPU正在執(zhí)行的當(dāng)前程序被外設(shè)打斷，轉(zhuǎn)而執(zhí)行為外設(shè)服務(wù)的所謂“中斷服務(wù)程序”（ISR：InterruptServiceRoutine）。

當(dāng)前程序外設(shè)n的中斷服務(wù)程序CPUINTR中斷請求觸發(fā)器

外設(shè)n當(dāng)前程序：CALLSUBR：子程序*外設(shè)隨機(jī)誘發(fā)中斷，轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序*硬、軟件配合尋找入口地址*由CALL指令引起轉(zhuǎn)入子程序*預(yù)知何時(shí)轉(zhuǎn)入子程序*入口地址直接從CALL中取得SUBR

從數(shù)據(jù)傳送的角度看，是主機(jī)與外設(shè)交換信息的一種方式。6.2中斷及中斷控制器82596.2.1中斷的基本概念（2）中斷源與中斷向量表中斷源：能夠引發(fā)CPU中斷的信息源,稱為中斷源。80X86微機(jī)系統(tǒng)中最多允許有256種中斷源，其中中斷源類型編號(hào)為0～255。*中斷系統(tǒng)：為了實(shí)現(xiàn)中斷而配置的硬件和軟件構(gòu)成的系統(tǒng)1）內(nèi)中斷（軟中斷）指CPU執(zhí)行某些特殊操作或由INT指令引起的中斷，通常分為以下三類：①執(zhí)行INTn指令引起的中斷，n=00~FFH②CPU中斷在執(zhí)行指令的過程中出現(xiàn)某些需要處理的異常而產(chǎn)生的中斷。③使用調(diào)試程序中的單步或斷點(diǎn)設(shè)置操作引起的中斷.①INTn指令（n=0~255）如INT21H執(zhí)行該指令后，轉(zhuǎn)入系統(tǒng)的“21H型中斷服務(wù)程序”，執(zhí)行由AH指定的子程序

21H型中斷服務(wù)程序根據(jù)AH內(nèi)容進(jìn)入某一子程序AH=01

AH=02

AH=09

AH=0AAH=4C01H功能02H功能09H功能0AH功能4CH功能:::（2）中斷源與中斷向量表1）內(nèi)中斷（軟中斷）①INTn②CPU中斷

此類中斷使用了0、1、3、4、6、7中斷號(hào)*1除法錯(cuò)中斷（屬于CPU的0型中斷）除數(shù)為0或商超過有關(guān)寄存器所能表示的最大值，產(chǎn)生除法錯(cuò)中斷*2INTO指令溢出中斷指令（屬于CPU的4型中斷）例：ADDAL，BL

INTO；當(dāng)OF=0，不引起INTO操作；當(dāng)OF=1時(shí)，引起溢出中斷*BOUND指令（數(shù)組邊界檢查指令）中斷檢查帶符號(hào)的數(shù)組下標(biāo)是在由包含上界和下界的存儲(chǔ)器塊所限定的范圍內(nèi)。下標(biāo)超出范圍就產(chǎn)生中斷。

③單步調(diào)試中斷

當(dāng)標(biāo)志寄存器中的自陷位TF=1且中斷允許標(biāo)志位IF=1時(shí)，CPU處于單步工作方式。在TD環(huán)境下，F(xiàn)7，F(xiàn)8鍵作為設(shè)定功能鍵，在這兩個(gè)鍵的處理程序中，使TF=1，IF=1。在TD環(huán)境中，可以在程序中需要的位置處插入INT3指令，執(zhí)行到該指令處，CPU中斷正常執(zhí)行過程，便于調(diào)試程序。在用戶程序中執(zhí)行INT3無意義。

②CPU中斷③單步調(diào)試中斷（2）外中斷（重點(diǎn)）由外設(shè)向CPU發(fā)出中斷請求。1）非屏蔽中斷NMI（Non-MaskableInterrupt）不受CPU內(nèi)部中斷允許標(biāo)志IF的屏蔽2）可屏蔽中斷INTR（maskableINTRrupt）

受CPU內(nèi)部中斷允許標(biāo)志IF的屏蔽

STI指令，使IF=1，CPU可以接受來自INTR引腳上的中斷請求。術(shù)語：開中斷/中斷允許/允中CLI指令，

使IF=0，CPU不接受來自INTR引腳上的中斷請求。術(shù)語：關(guān)中斷/中斷禁止

CPU

NMI

INTR當(dāng)NMI上有正跳變信號(hào)時(shí)，即產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)部引導(dǎo)的類型2中斷。NMI引腳上的中斷請求不受IF標(biāo)志的控制，IF不能屏蔽NMI引腳上的中斷請求。IF=1，CPU響應(yīng)INTR引腳上的中斷請求;IF=0，CPU不響應(yīng)INTR引腳上的中斷請求通過INTR引腳傳遞到CPU的可屏蔽中斷，中斷類型號(hào)可以為6~255*中斷系統(tǒng)：為了實(shí)現(xiàn)中斷而配置的硬件和軟件構(gòu)成的系統(tǒng)

（2）外中斷（重點(diǎn)）CPU當(dāng)NMI上有正跳變信號(hào)時(shí)，即（3）中斷向量表（P166）（注意內(nèi)容的展開）1）中斷源的識(shí)別中斷技術(shù)的核心問題——尋找中斷服務(wù)程序的入口地址*識(shí)別中斷源和尋找入口地址的復(fù)雜性在INTR引腳上可以連接250（6~255）個(gè)中斷源。CPUINTR08號(hào)中斷源09號(hào)中斷源0A號(hào)中斷源FF號(hào)中斷源08號(hào)中斷服務(wù)程序09號(hào)中斷服務(wù)程序0A號(hào)中斷服務(wù)程序FF號(hào)中斷服務(wù)程序ADDR00ADDR01ADDR02:ADDR08:ADDRFF中斷向量表中斷控制器中斷向量表是中斷源與中斷服務(wù)程序之間的“紐帶”。ADDR08ADDR09ADDR02ADDRFF::（3）中斷向量表（P166）（注意內(nèi)容的展開）1）中斷源的任何一個(gè)中斷源發(fā)出中斷請求，CPU必須能夠迅速、準(zhǔn)確地找到為該中斷源服務(wù)的中斷服務(wù)程序的入口地址，怎么找？

從應(yīng)用角度看，很多中間過程并不需要用戶通過編程來完成，因而可以大大簡化中斷索引過程的敘述。這里，分四步（#1、#2、#3、#4）來敘述識(shí)別中斷源和尋找入口地址的問題。#1

識(shí)別中斷源及尋找入口地址概要從編程角度看，為了識(shí)別中斷源及尋找入口地址，外設(shè)與CPU必須進(jìn)行如圖所示的交流。CPU向外設(shè)索取的中斷向量號(hào)，實(shí)際上就是索取中斷源的“身份證號(hào)”——標(biāo)識(shí)符。CPU取得它，也就識(shí)別了中斷源。當(dāng)CPU取得中斷向量號(hào)以后，又如何取得相應(yīng)中斷源的中斷服務(wù)程序的入口地址呢？必須借助于中斷向量表。

*識(shí)別中斷源及尋找入口地址概要示意任何一個(gè)中斷源發(fā)出中斷請求，CPU必須能夠迅INTRCPU

中斷源N*1請求中斷當(dāng)前程序，執(zhí)行N的中斷服務(wù)程序*2接受中斷請求。但不知道入口地址，請送標(biāo)識(shí)碼（中斷向量號(hào)）！*3標(biāo)識(shí)碼是N，請按規(guī)則，在中斷向量表中獲取N的中斷服務(wù)程序的入口地址。什么是“中斷向量表”，如何根據(jù)標(biāo)識(shí)碼從中查找入口地址？#2中斷向量表

①中斷類型號(hào)：即中斷源標(biāo)識(shí)碼或中斷向量號(hào)。80X86給每一個(gè)中斷源分配了一個(gè)序號(hào)，從00—FFH，共256個(gè)。

在80X86中是通過中斷類型號(hào)來識(shí)別中斷源的。INTR*1請求中斷當(dāng)前程序，*2接受中斷請求。但不知道入口②中斷向量：中斷服務(wù)程序的入口地址

③中斷向量表：*80X86在內(nèi)存0段0000H—03FFH這1K字節(jié)中建立了一個(gè)中斷向量表，用以存放256個(gè)中斷向量。*各中斷源的中斷服務(wù)程序入口地址在內(nèi)存中斷向量表中有固定的存放位置——以中斷類型號(hào)X4開始的連續(xù)四個(gè)字節(jié)單元中，前兩個(gè)字節(jié)存放中斷服務(wù)程序的入口地址的偏移量，后兩個(gè)字節(jié)存放中斷服務(wù)程序的入口地址的段基址。對于0號(hào)中斷而言，設(shè)其中斷服務(wù)程序的入口地址是：

UUVV：XXYY（其物理地址是UUVV0+0XXYY），則有： 0000:0000YY 0000:0001XX 0000:0002VV 0000:0003UU對于0aH號(hào)中斷而言，設(shè)其中斷服務(wù)程序的入口地址是：0100：0051（其物理地址是

01000+0051），則有：

0ax4=0028H中斷向量0000:0028510000:0029000000:002A000000:002B01中斷向量地址②中斷向量：中斷服務(wù)程序的入口地址③中斷向量表：*80X8④中斷向量地址：存放中斷向量（入口地址）的存儲(chǔ)單元的地址，即N×4、N×4+1、N×4+2、N×4+3

#3如何根據(jù)中斷類型號(hào)在中斷向量表中尋找入口地址？

CPU在響應(yīng)中斷時(shí)，根據(jù)中斷類型號(hào)，從中斷向量表中取出高兩個(gè)字節(jié)（入口地址的段基址）裝入代碼段寄存器CS；低兩個(gè)字節(jié)（入口地址的偏移量）裝入指令指針寄存器IP中，轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序。

中斷響應(yīng)時(shí)，CPU將有以下操作：把F寄存器、IP寄存器和CS寄存器的內(nèi)容壓入堆棧；把0：N×4和0：N×4+1的內(nèi)容送入IP；把0：N×4+2和0：N×4+3的內(nèi)容送入CS；跳到CS：IP去執(zhí)行中斷服務(wù)程序。設(shè)某中斷源的中斷類型號(hào)為0aH，執(zhí)行中斷時(shí)，CPU根據(jù)0aH，得到28H，從0028H，0029H，002AH和002BH這四個(gè)單元中取得

0100：0051

并把前兩個(gè)字節(jié)0051H送入IP，后兩個(gè)字節(jié)0100H送入CS。物理地址為01000H+00051H=01051H，即中斷服務(wù)程序的人口地址。

誰提供中斷類型號(hào)？當(dāng)中斷是由指令I(lǐng)NTn產(chǎn)生時(shí)，

指令直接提供中斷向量；

④中斷向量地址：存放中斷向量（入口地址）的存儲(chǔ)單元的地址，#當(dāng)中斷是由外設(shè)產(chǎn)生時(shí)，應(yīng)由該外設(shè)向CPU提供中斷向量YYXXVVUU

51000001CPU響應(yīng)中斷，則把中斷服務(wù)程序入口地址送入IP和CS0000:0000H

IP

IP

CSCS

IP

CS中斷號(hào)N

N×4內(nèi)存地址中斷向量表

00H

00H

0000:0004H

01H

04H

0AH

28H

0000:0028H

0000:0029H

0000:002AH

0000:002BH

N

N×4

FFH

03FCH

0000：03FCH

0000：03FFH

CPU根據(jù)中斷源提供的標(biāo)識(shí)碼（即：中斷類型號(hào)，中斷向量號(hào)）即可在中斷向量表中找到該中斷源的中斷服務(wù)程序入口地址。

在硬中斷中，向CPU提供中斷源識(shí)別碼是中斷技術(shù)的關(guān)鍵。需要硬軟件的有機(jī)配合。8259A可編程中斷控制器用于管理中斷，向CPU提供標(biāo)識(shí)碼（中斷向量號(hào)、中斷類型號(hào)）當(dāng)中斷是由外設(shè)產(chǎn)生時(shí)，應(yīng)由該外設(shè)向CPU提供中斷向量YYCP路線圖：中斷源提供類型號(hào)N—得到中斷向量地址4×N、4×N+1、4×N+2、4×N+3—在中斷向量表中取這4個(gè)單元的內(nèi)容送CS和IP——進(jìn)入中斷服務(wù)程序。例：設(shè)某外設(shè)的識(shí)別碼為0aH，其中斷服務(wù)程序的入口地址為：0100：0051HCPU0ax4=0028HINTR

IACK0aH外設(shè)0aH外設(shè)中斷服務(wù)程序51000001中斷向量表DB用戶編程填寫用戶編寫

中斷發(fā)生之前，用戶先要完成的兩項(xiàng)工作問題：在多個(gè)中斷源的情況下，如何把優(yōu)先級(jí)最高的中斷源的識(shí)別碼送給CPU？怎么送？0000:00280000:00290000:002A0000:002B②①③0a④⑤0100:0051路線圖：例：設(shè)某外設(shè)的識(shí)別碼為0aH，CPU0aH0aH形象地給出了與中斷操作有關(guān)的主要過程。設(shè)中斷類型號(hào)為0aH，其中斷服務(wù)程序的入口地址已經(jīng)填入到中斷向量表中正確的位置。中斷主要過程：①0aH號(hào)中斷源：情況緊急，請求CPU執(zhí)行0aH號(hào)中斷服務(wù)程序。②CPU：現(xiàn)在正好沒有比你更緊迫的事件要處理，可以接受你的請求，但苦于不知道你是誰，請送你的“身份證號(hào)”——中斷類型號(hào)。③0aH號(hào)中斷源：我是0aH號(hào)中斷源。④CPU嚴(yán)格按“游戲規(guī)則”，根據(jù)0aH，得到28H，從0028H，0029H，002AH和002BH這四個(gè)單元中取得0100：0051并把低兩個(gè)字節(jié)0051H送入IP，高兩個(gè)字節(jié)0100H送入CS。絕對地址為01000H+00051H=01051H，即中斷服務(wù)程序的人口地址。⑤CPU執(zhí)行0aH號(hào)中斷服務(wù)程序。

#4中斷向量的填入誰來填寫中斷向量表中各項(xiàng)的內(nèi)容？開機(jī)后，BIOS立即把有關(guān)的中斷向量填入中斷向量表中（包括0—7FH一段），當(dāng)BIOS引導(dǎo)DOS到內(nèi)存后，DOS進(jìn)行初始化時(shí)，又把某些中斷向量填入中斷向量表，還要修改由BIOS裝入的某些中斷向量。用戶的中斷服務(wù)程序的入口地址應(yīng)當(dāng)由用戶自己填寫，中斷向量表的設(shè)置當(dāng)CPU響應(yīng)中斷時(shí)，將從中斷向量表中讀取中斷向量送給CS和IP，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序。因此，用戶必須事先將中斷服務(wù)程序的入口地址填入系統(tǒng)的中斷向量表中，填入的方法有兩種。

形象地給出了與中斷操作有關(guān)的主要過程。設(shè)中斷類型假設(shè)中斷類型號(hào)為32H，斷服務(wù)程序入口處的標(biāo)號(hào)為INTSUB。①用程序設(shè)置中斷向量表、、、CLI；關(guān)中斷MOV AX，0；0段MOV ES，AXMOV DI，4*32H；0段內(nèi)偏移地址LEA AX，INTSUB；取入口地址的偏移地址CLD；增址STOSW；把入口地址的偏移地址存入；0000：4*32字單元MOV AX，SEGINTSUB；取入口地址的段基址STOSW；把入口地址的段基址存入；0000：4*32+2字單元、、、DI+24×32+2DI4×32+0用CLD（ClearDF）設(shè)置DF=0，增址修改AL偏移AH地址AL段基AH址用STOSW指令完成填寫中斷向量中斷向量表

ES0段

假設(shè)中斷類型號(hào)為32H，斷服務(wù)程序入口處的標(biāo)號(hào)為INTSUBP167或：

、、、MOV AX，0；0段MOV DS，AXMOV BX，4*32H；0段內(nèi)偏移地址MOV AX，OFFSETINTSUB；取入口地址的偏移地址MOV[BX]，AX；把入口地址的偏移地址存入；0000：4*32字單元MOV AX，SEGINTSUB；取入口地址的段基址MOV[BX+2]，AX；把入口地址的段基址存入；0000：4*32+2字單元DI+24×32+2DI4×32+0AL偏移AH地址AL段基AH址中斷向量表

DS0段

用DOS功能設(shè)置中斷向量表（07/10/31007）*中斷向量的置換在中斷向量表中，系統(tǒng)占有若干單元存放系統(tǒng)自己的中斷服務(wù)程序的入口地址（中斷向量），微機(jī)在初始化過程中，把這些中斷向量填寫到中斷向量表中。例如：系統(tǒng)輔串口占用中斷向量號(hào)0BH，系統(tǒng)初始化時(shí)，已經(jīng)在0B×4~0B×4+3（002CH~002FH）這4個(gè)單元中填寫了中斷向量；如果用戶也想占用0BH，也必須把用戶的中斷向量寫入這4個(gè)單元。為了不破壞系統(tǒng)設(shè)置的中斷向量，需要進(jìn)行中斷置換：P167或：、、、DI+24×32+2DIIPLIPHCSLCSH用戶中斷服務(wù)程序CS:IP原中斷向量

堆棧

CS:IP1

2

30000:002CH0000:002DH0000:002EH0000:002FH*借用DOS35H號(hào)功能，讀出原中斷向量；

*借用DOS25H號(hào)功能，把用戶中斷向量寫入中斷向量表把原中斷向量填回中斷向量表1）35H號(hào)功能：入口：AL：中斷向量號(hào)

出口：ES存放中斷向量的段基址；BX存放偏移地址2）25H號(hào)功能

入口：AL：中斷向量號(hào)；DS：中斷向量的段基址；DX：偏移地址例：設(shè)某外設(shè)的中斷服務(wù)程序的入口地址為INTP，中斷類型號(hào)為0BH。用戶中斷CS:IP原中斷向量堆棧CS:IP1230如果把0BH改變0AH，程序中相關(guān)部分應(yīng)當(dāng)怎么處理？（3）中斷描述符表在DOS環(huán)境下，486工作在實(shí)模式時(shí)，中斷服務(wù)程序的屬性比較單一，僅用中斷向量表明它的位置就可以了。:MOVAX，350BH；AH=35H，AL=0BHINT21H；從向量表中讀出原中斷向量

；存人ES：BPUSHES；把原中斷向量壓入堆棧PUSHBX

MOVAX，SEGINTP；取用戶中斷向量段基址MOVDS，AX；25H功能要求基地址送入DSMOVDX，OFFSETINTP；用戶中斷向量偏移地址MOVAX，250BH；AH=25H，AL=0BHINT21H；把用戶中斷服務(wù)程序入口地址:；填入中斷向量表POPDX;取原中斷向量POPDSMOVAX，250BHINT21H；把原中斷向量填回中斷向量表如果把0BH改變0AH，程序中相關(guān)部分應(yīng)當(dāng)怎么處理？（3）中在多任務(wù)操作系統(tǒng)（如：UNIX，WINDOWS）管理下，486工作在保護(hù)模式的時(shí)候，情況要復(fù)雜得多，僅僅用中斷向量已經(jīng)不能全面描述中斷服務(wù)程序的全部屬性了，而必須：用中斷描述符來描述中斷服務(wù)程序；用中斷描述符表來代替中斷向量表。

暫時(shí)了解到此（4）中斷優(yōu)先級(jí)與中斷嵌套CPU在執(zhí)行中斷服務(wù)程序的過程中，被高優(yōu)先級(jí)的中斷源中斷，又轉(zhuǎn)入另一個(gè)中斷服務(wù)程序的操作，叫中斷嵌套。P170圖6.12

嵌套原則：高級(jí)可以中斷低級(jí)，低級(jí)不能中斷高級(jí)或同級(jí)。P170表6.1給出了在80486中，各大類中斷源的優(yōu)先級(jí)。（5）CPU響應(yīng)中斷的條件并非一產(chǎn)生中斷請求，CPU就響應(yīng)中斷。CPU響應(yīng)中斷是有一定條件的，其中以可屏蔽中斷的條件最多，以此為例