輸入輸出與中斷技術

輸入輸出與中斷技術接口概念：輸入/輸出(I/O)接口是主機與外部設備（簡稱外設）之間所設置的邏輯控制部件，通過它實現(xiàn)主機與I/O設備之間的信息交換。輸入輸出接口概述思考問題：

微型計算機和外設之間為什么需要接口?一般情況下，存儲器可以與總線直接相連，而外部設備卻需要通過接口與CPU的總線相連，原因是由存儲器和外設的特點決定：存儲器：功能單一傳輸方式單一（一次一個字或一個字節(jié)）操作方式單一（讀和寫）制造工藝與CPU相似，速度與CPU相匹配輸入輸出接口概述微型計算機和外設之間為什么需要接口?接口：解決以上差異,協(xié)調、匹配外設與主機正常工作的邏輯部件及相應控制軟件。外設：種類繁多(機械、機電、電子)信號種類不一(A,D,開關量)信號格式不同(串行,并行)同一個時刻CPU通常只和一個外設交換信息工作速度不同，且范圍寬。如硬盤和打印機工作時序不匹配，無法和CPU時序取得統(tǒng)一輸入輸出接口概述微型計算機和外設之間為什么需要接口?接口電路的任務：對數(shù)據(jù)提供緩沖（時間和電氣性能上）：設置數(shù)據(jù)的寄存、緩沖邏輯；信息格式相容性變換：如串并行的轉換；電平轉換、數(shù)／?；蚰＃瘮?shù)轉換等；協(xié)調時序差異：提供“準備好”“空”“滿”等狀態(tài)信號提供地址譯碼或設備選擇信號：提供中斷和DMA控制邏輯及管理：輸入輸出接口概述I/O端口的尋址方式CPU要操作接口，首先要能識別這個接口。解決方法：通過地址識別。（1）存儲器映像尋址方式若把系統(tǒng)中的每一個I/O端口都看作一個存儲單元，并與存儲單元一樣統(tǒng)一編址，這樣訪問存儲器的所有指令均可用來訪問I/O端口，不用設置專門的I/O指令。優(yōu)點： 簡化了指令集， 對I/O設備的訪問更加靈活方便，I/O地址空間可大可小缺點： 占用內(nèi)存空間，訪問速度慢。輸入輸出接口概述I/O端口的尋址方式（2）I/O單獨編址方式對系統(tǒng)中的輸入輸出端口地址單獨編址，構成一個I/O空間，他們不占用存儲空間，而是用專門的IN和OUT指令來訪問這種具有獨立地址空間的端口。優(yōu)點：將輸入輸出指令和訪問存儲器的指令明顯區(qū)分開，使程序清晰，可讀性好；I/O指令長度短，執(zhí)行速度快，不占用內(nèi)存空間；I/O地址譯碼電路簡單。缺點：指令系統(tǒng)中需專門的指令，且這些指令的功能沒有訪問存儲器指令強；CPU需提供區(qū)分存儲器讀/寫和I/O讀寫的控制信號。輸入輸出接口概述CPU和I/O設備之間的接口信息1、數(shù)據(jù)信息數(shù)字量信息：離散的二進制形式數(shù)據(jù)，最小單位為“位(b)”，8位為一個字節(jié)(B)。模擬量信息：用模擬電壓或模擬電流幅值大小表示的物理量。開關量：只有兩個狀態(tài)，“開”和“關”，用一位二進制數(shù)即可表示。輸入輸出接口概述2、狀態(tài)信息反映當前外設所處的工作狀態(tài)，實際中通過狀態(tài)端口信息表現(xiàn)。例如：輸入時：“準備好”（Ready）輸出時：“空”（Empty）、“忙”(Busy)3、控制信息由CPU發(fā)出的用來控制外設工作的信號。例如：控制輸入/輸出裝置的啟動或停止、讀或寫問題提出：數(shù)據(jù)信息、狀態(tài)信息、控制信息是不同性質的信息，被分別傳送，如何實現(xiàn)？CPU和I/O設備之間的接口信息輸入輸出接口概述

問題解決：數(shù)據(jù)信息、狀態(tài)信息、控制信息使用不同的端口地址。問題結論：都通過數(shù)據(jù)總線傳送，但放在接口的不同寄存器(I/O端口)中，其中：輸入輸出的數(shù)據(jù)信息放在數(shù)據(jù)緩沖器輸入的狀態(tài)信息放在狀態(tài)寄存器輸出的控制信息放在控制寄存器CPU和I/O設備之間的接口信息輸入輸出接口概述接口數(shù)據(jù)輸入寄存器數(shù)據(jù)輸出寄存器控制輸出寄存器狀態(tài)輸入寄存器CPU和I/O設備之間的接口信息外部輸入或輸出設備CPUDBABCB外設通過接口與CPU之間的連接數(shù)據(jù)控制狀態(tài)ABCBDB輸入輸出接口概述訪問接口的過程描述：CPU先將地址信息發(fā)送到地址總線，將確定的控制信息發(fā)送到控制總線(打開相應端口);CPU傳輸數(shù)據(jù)信息到數(shù)據(jù)總線上等待相應端口接收，或者CPU等待接口把指定端口的內(nèi)容送到數(shù)據(jù)總線上(收發(fā)數(shù)據(jù))。注意：地址是端口(寄存器)的地址，而不是接口部件的地址，一個接口部件包含多個端口，即多個地址。CPU和I/O設備之間的接口信息輸入輸出接口概述幾點說明:I/O端口即I/O接口的寄存器，接口中的每個寄存器都有一個端口地址，每個I/O接口都有一組寄存器。CPU與外設的信息交流就是CPU與接口寄存器(端口)的交流。數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出寄存器可以使用同一地址；控制輸出和狀態(tài)輸入寄存器可以使用同一地址。CPU和I/O設備之間的接口信息輸入輸出接口概述程序方式無條件傳送方式查詢傳送方式中斷傳送方式直接存儲器存取(DMA)控制方式CPU和外設之間的數(shù)據(jù)傳送方式定義：在數(shù)據(jù)傳送過程中，輸入或輸出數(shù)據(jù)一方不查詢、判斷對方的狀態(tài)，進行無條件的數(shù)據(jù)傳送。

CPU能夠確信外設準備就緒，就不用查詢外設的狀態(tài)而可以直接進行數(shù)據(jù)傳輸。驅動指示燈、繼電器、啟動電機等

例如：CPU要輸出一個數(shù)據(jù)到顯示器顯示，由于顯示器是可以根據(jù)輸入數(shù)據(jù)而隨時改變顯示內(nèi)容的設備，因而CPU就可以直接向其發(fā)送數(shù)據(jù)，而無需查詢。無條件傳送方式CPU和外設之間的數(shù)據(jù)傳送方式無條件傳送方式三態(tài)緩沖器輸入設備地址譯碼器&數(shù)據(jù)來自外設數(shù)據(jù)總線地址總線IO/MRDCPU無條件傳送的輸入方式CPU和外設之間的數(shù)據(jù)傳送方式無條件傳送方式鎖存器輸出設備地址譯碼器&數(shù)據(jù)到外設數(shù)據(jù)總線地址總線IO/MWRCPUCE無條件傳送的輸出方式CPU和外設之間的數(shù)據(jù)傳送方式

定義：

CPU執(zhí)行程序不斷讀取并測試外設的狀態(tài)，如果外設處于準備好（輸入）或空閑（輸出）狀態(tài)，則執(zhí)行輸入或輸出指令，進行數(shù)據(jù)交換，否則等待。查詢傳送方式CPU和外設之間的數(shù)據(jù)傳送方式

完成一次數(shù)據(jù)傳送的過程：

1)CPU從狀態(tài)端口讀取外設的狀態(tài)字;2)CPU檢測狀態(tài)字對應位是否滿足“就緒”條件;3)如不滿足，則重復執(zhí)行1）2）過程，直到條件

滿足;4)如果條件滿足，表明外設就緒，則傳送數(shù)據(jù)，

同時I/O的狀態(tài)復位。查詢傳送方式CPU和外設之間的數(shù)據(jù)傳送方式實現(xiàn)流程：在與外設進行傳送數(shù)據(jù)前，CPU先查詢外設狀態(tài)，當外設準備好后，才執(zhí)行I/O指令，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送特點：1.CPU通過不斷查詢外設狀態(tài)，實現(xiàn)與外設的速度匹配2.CPU的工作效率低NY從狀態(tài)端口讀入狀態(tài)信息從數(shù)據(jù)端口傳送一個數(shù)據(jù)外設準備好否？CPU和外設之間的數(shù)據(jù)傳送方式

兩種查詢傳送方式：

1.查詢式輸入

2.查詢式輸出查詢傳送方式查詢式輸入方式描述查詢式輸入是程序控制下的查詢式輸入方式，在傳送前，CPU必須去查詢一下外設的狀態(tài)，當外設準備好了才傳送；若未準備好，CPU則等待。CPU和外設之間的數(shù)據(jù)傳送方式鎖存器鎖存器三態(tài)緩沖器(8位)輸入設備地址譯碼器&數(shù)據(jù)選通信號DBABIO/MRDCPU三態(tài)緩沖器(1位)&準備就緒

觸發(fā)器DQR+5VDiREADY

(狀態(tài)信息)查詢式輸入接口電路三態(tài)緩沖器(8位)三態(tài)緩沖器(1位)CPU和外設之間的數(shù)據(jù)傳送方式三態(tài)緩沖器(8位)三態(tài)緩沖器(8位)鎖存器鎖存器輸入設備地址譯碼器&數(shù)據(jù)選通信號DBABIO/MRDCPU三態(tài)緩沖器(1位)&準備就緒

觸發(fā)器DQR+5VDiREADY

(狀態(tài)信息)查詢式輸入接口電路CPU和外設之間的數(shù)據(jù)傳送方式1.輸入設備準備好后，發(fā)選通信號;2.數(shù)據(jù)進入鎖存器鎖存，并使D觸發(fā)器置1，從而使三態(tài)緩沖器輸出狀態(tài)信號;3.CPU從狀態(tài)端口讀入狀態(tài)字;4.CPU檢測狀態(tài)位，如果條件滿足;5.CPU從數(shù)據(jù)端口讀入數(shù)據(jù);6.清狀態(tài)字。查詢式輸入的過程：CPU和外設之間的數(shù)據(jù)傳送方式D7D08位數(shù)據(jù)端口(8位)

(輸入)D7狀態(tài)端口(1位)

(輸入)查詢式輸入時的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息：“READY”(1位)數(shù)據(jù)信息狀態(tài)信息CPU和外設之間的數(shù)據(jù)傳送方式LOOP1:IN AL,STATUS_PORT;讀入狀態(tài)值

TEST AL,80H ;READY=1？

JZ LOOP1;未準備好?循環(huán)

IN AL,DATA_PORT;是,輸入數(shù)據(jù)查詢式輸入的查詢程序：討論：分析查詢程序，熟悉匯編語言在接口電路中的應用。CPU和外設之間的數(shù)據(jù)傳送方式例1

查詢方式輸入假設外設的狀態(tài)端口為21CH，其中D4=1時，表示外設數(shù)據(jù)準備好外設的數(shù)據(jù)端口為218H。實現(xiàn)從外設讀入50H個字節(jié)到內(nèi)存緩沖區(qū)buffer中。21CH端口狀態(tài)端口218H端口數(shù)據(jù)端口地址譯碼數(shù)據(jù)緩沖控制電路輸入外備CPU地址線數(shù)據(jù)線控制線CPU和外設之間的數(shù)據(jù)傳送方式從21CH狀態(tài)端口讀入外設狀態(tài)信息從218H數(shù)據(jù)端口讀入一個字節(jié)數(shù)據(jù)YND4=1,外設準備好否？N50H個數(shù)據(jù)傳送結束？Y編程從外設讀入50H個字節(jié)到內(nèi)存緩沖區(qū)buffer中CPU和外設之間的數(shù)據(jù)傳送方式

、、、

MOVAX,SEGbuffer;取緩沖區(qū)首地址

MOVDS,AXLEADI,bufferMOVCX,50H;傳送個數(shù)next:MOVDX,21CHask：INAL,DX;從狀態(tài)端口讀入狀態(tài)信息TESTAL,00010000B;檢測D4位JZask;D4=0,繼續(xù)查詢MOVDX,218HINAL,DX;從數(shù)據(jù)端口讀入數(shù)據(jù)MOV[DI],AL;送緩沖區(qū)INCDI;修改緩沖區(qū)指針LOOPnext;傳送下一個、、、查詢方式輸入程序段:CPU和外設之間的數(shù)據(jù)傳送方式輸出設備地址譯碼器&數(shù)據(jù)選通信號DBABIO/MRDCPU狀態(tài)緩沖器(1位)&忙觸發(fā)器DQR+5V數(shù)據(jù)鎖存器查詢式輸出接口電路WRACKBUSY狀態(tài)忙置1CPU和外設之間的數(shù)據(jù)傳送方式1.通過M/IO,WR信號將數(shù)據(jù)寫入鎖存器，并同時將狀態(tài)觸發(fā)器置1，進而使狀態(tài)位BUSY置1，防止CPU再次傳送數(shù)據(jù)；2.外設讀取數(shù)據(jù)；3.外設向接口發(fā)ACK信號，將狀態(tài)位BUSY清零。查詢式輸出的過程：CPU和外設之間的數(shù)據(jù)傳送方式D7D08位數(shù)據(jù)端口(8位)

(輸出)D7狀態(tài)端口(1位)

(輸出)查詢式輸出時的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息：“READY”(1位)數(shù)據(jù)信息狀態(tài)信息CPU和外設之間的數(shù)據(jù)傳送方式LOOP2: IN AL,STATUS_PORT;讀狀態(tài)信息

TEST AL,80H;檢查BUSY位

JNZ LOOP2 ;BUSY=0? MOV AL,STORE;為零,取數(shù)據(jù)

OUT DATA_PORT,AL;數(shù)據(jù)端口輸出查詢式輸出的查詢程序：問題：結合匯編語言，分析程序是如何實現(xiàn)查詢輸出功能的？CPU和外設之間的數(shù)據(jù)傳送方式例2

查詢方式輸出假設外設的狀態(tài)端口為21CH，其中D0=0時，表示外設準備好外設的數(shù)據(jù)端口為219H。編程將緩沖區(qū)buffer的80H個字節(jié)輸出到外設。21CH端口狀態(tài)端口219H端口數(shù)據(jù)端口地址譯碼數(shù)據(jù)緩沖控制電路輸出外設CPU地址線數(shù)據(jù)線控制線CPU和外設之間的數(shù)據(jù)傳送方式從21CH狀態(tài)端口讀入外設狀態(tài)信息將一字節(jié)數(shù)據(jù)送至219H數(shù)據(jù)端口YND0=0,外設準備好否？N80H個數(shù)據(jù)傳送結束？Y編程將緩沖區(qū)buffer的80H個字節(jié)輸出到外設CPU和外設之間的數(shù)據(jù)傳送方式、、、

MOVAX,SEGbuffer;取緩沖區(qū)首地址

MOVDS,AXLEASI,bufferMOVCX,80H;傳送個數(shù)next:MOVDX,21CHask：INAL,DX;從狀態(tài)端口讀入狀態(tài)信息

TESTAL,00000001B;檢測D0位

JNZask;D0≠0,繼續(xù)查詢

MOVAL,[SI];從緩沖區(qū)取數(shù)

MOVDX,219HOUTDX,AL;從數(shù)據(jù)端口輸出數(shù)據(jù)

INCSI;修改緩沖區(qū)指針

LOOPnext;輸出下一個

、、、查詢方式輸出程序段：

CPU和外設之間的數(shù)據(jù)傳送方式工作原理：

當外設準備好數(shù)據(jù)或可以接收數(shù)據(jù)時，就通過接口向CPU發(fā)出中斷請求信號，CPU在執(zhí)行完當前的一條指令后，檢測是否有中斷信號，如果有中斷信號，則CPU轉向執(zhí)行中斷服務程序，執(zhí)行完畢后CPU返回原來的程序繼續(xù)執(zhí)行。中斷方式CPU和外設之間的數(shù)據(jù)傳送方式三態(tài)緩沖器輸入設備地址譯碼器1數(shù)據(jù)RDYDBABIO/MRDCPU&中斷請求觸發(fā)器數(shù)據(jù)鎖存器+5V中斷傳送方式輸入接口電路QDINT狀態(tài)信號數(shù)據(jù)鎖存器三態(tài)緩沖器1&CPU和外設之間的數(shù)據(jù)傳送方式中斷方式1.輸入設備準備就緒，發(fā)出就緒狀態(tài)信號，數(shù)據(jù)暫存在鎖存器中，同時中斷請求觸發(fā)器置“1”，向CPU發(fā)出中斷請求信號；2.CPU響應中斷，執(zhí)行中斷服務程序，從數(shù)據(jù)端口輸入數(shù)據(jù)，同時將中斷請求觸發(fā)器置“0”，撤銷中斷請求；3.CPU返回被中斷的程序。中斷傳送方式的過程：CPU和外設之間的數(shù)據(jù)傳送方式中斷服務程序發(fā)申請中斷服務程序發(fā)申請中斷方式下CPU執(zhí)行程序流程外設CPU和外設之間的數(shù)據(jù)傳送方式中斷傳送方式的特點：CPU和外設大部分時間處在并行工作狀態(tài),

只在CPU響應外設的中斷申請后，進入數(shù)據(jù)傳送的過程2.中斷傳送方式提高了CPU的效率CPU和外設之間的數(shù)據(jù)傳送方式三、查詢傳送方式VS中斷傳送方式查詢方式中斷方式

CPU不主動查詢外設，只執(zhí)行自己的程序，當外設準備好需要傳送數(shù)據(jù)時，提出申請，若CPU準于請求，放下正在執(zhí)行的程序，去傳送外設的數(shù)據(jù)。CPU和外設之間的數(shù)據(jù)傳送方式DMA傳送方式的提出

直接存儲器存取(DMA)控制方式DMA(DirectMemoryAccess)直接存儲器存取控制方式下，I/O設備是和存儲器直接交換信息，不需要CPU介入，外設與存儲器間的數(shù)據(jù)傳輸是在硬件的作用下完成的。優(yōu)點：傳輸速度大幅提高。CPU和外設之間的數(shù)據(jù)傳送方式

DMA方式下，外設利用專門的接口電路直接和存貯器進行高速數(shù)據(jù)傳送，而不經(jīng)過CPU。數(shù)據(jù)的傳輸速度基本上決定于外設和存儲器的速度。直接存儲器存取(DMA)控制方式主存I/O設備CPU改進主存I/O設備總線

使用直接存儲器傳送方式(DMA)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)塊操作。CPU和外設之間的數(shù)據(jù)傳送方式

實現(xiàn)方法：

1.由專用接口芯片DMA控制器(稱DMAC)控制傳送過程，2.當外設需傳送數(shù)據(jù)時，通過DMAC向CPU發(fā)出總線請求；3.CPU發(fā)出總線響應信號，釋放總線；4.DMAC接管總線，控制外設、內(nèi)存之間直接數(shù)據(jù)傳送.DMA傳送方式的特點

1.外設和內(nèi)存之間，直接進行數(shù)據(jù)傳送，不通過CPU,傳送效率高。適用于在內(nèi)存與高速外設、或兩個高速外設之間進行大批量數(shù)據(jù)傳送。

2.電路結構復雜，硬件開銷較大。CPU和外設之間的數(shù)據(jù)傳送方式DMA傳送方式過程CPUDMAC內(nèi)存外設總線響應總線請求CPU和外設之間的數(shù)據(jù)傳送方式什么是中斷中斷源中斷分類中斷類型號中斷優(yōu)先權中斷服務程序斷點和中斷現(xiàn)場8086/8088CPU響應中斷的過程8086/8088CPU如何獲取中斷類型號中斷系統(tǒng)什么是中斷在CPU正常運行程序時，由于內(nèi)部或外部某個非預料事件的發(fā)生，使CPU暫停正在運行的程序，而轉去執(zhí)行處理引起中斷事件的程序，然后再返回被中斷了的程序，繼續(xù)執(zhí)行。這個過程就是中斷。中斷系統(tǒng)中斷源引起中斷的因素很多，將發(fā)出中斷申請的外設或內(nèi)部原因,稱為中斷源。例如：CPU指令執(zhí)行產(chǎn)生的異常（如被零除）、停電等故障等。中斷系統(tǒng)中斷的分類按中斷源的不同，中斷分為內(nèi)部中斷和外部中斷。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①

被零除操作或OF=1時執(zhí)行INTO指令引起②使用DEBUG中的單步或斷點設置操作引起③執(zhí)行INTn指令引起中斷系統(tǒng)指外部芯片通過CPU的INTR引腳或NMI引腳發(fā)出中斷申請引起的中斷。當INTR上有高電平信號當NMI上有上升沿信號外中斷（硬中斷）8088GNDA14A13A12A11A10A9A8AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0NMIINTRCLKGNDVCCA15A16/S3A17/S4A18/S5A19/S6(HIGH)(SSO)MN/MXRDRQ/GT0(HOLD)RQ/GT1(HLDA)LOCK(WR)S2(IO/M)S1(DT/R)S0(DEN)QS0(ALE)QS1(INTA)TESTREADYRESET中斷系統(tǒng)

可屏蔽中斷由INTR引腳引起的中斷，稱可屏蔽中斷。CPU是否響應INTR引腳上的中斷請求取決于IF標志：IF=1，CPU響應INTR引腳上的中斷請求IF=0，CPU不響應INTR引腳上的中斷請求（即當IF=0時，將INTR引腳上的中斷申請屏蔽。）

非屏蔽中斷

由NMI引腳引起的中斷，稱非屏蔽中斷。當NMI引腳上產(chǎn)生上升沿信號，CPU必響應此中斷請求，即NMI引腳上的中斷請求不受IF標志的控制，

IF不能屏蔽NMI引腳上的中斷請求。如電源掉電、存貯器讀寫出錯、總線奇偶錯中斷系統(tǒng)關中斷指令：CLI(IF=0)開中斷指令：STI(IF=1)NMI(17號引腳)中斷邏輯非屏蔽中斷請求INT2硬件(外部)中斷軟件(內(nèi)部)中斷可屏蔽中斷請求中斷類型號32～255INTR(18號引腳)中斷指令INTnN＝32～255溢出中斷INTOINT4斷點中斷INT3單步中斷(TF＝1)INT1除法錯誤INT0中斷系統(tǒng)8086/8088系列微機可以處理256個不同類型的中斷源，每個中斷源都有一個中斷類型碼供CPU識別。中斷優(yōu)先權給每個中斷源指定一個優(yōu)先權，稱為中斷優(yōu)先權。當多個中斷源同時發(fā)出中斷請求時，CPU按照中斷優(yōu)先權的高低順序,依次響應。中斷系統(tǒng)中斷服務程序處理中斷源，完成其所要求功能的程序，稱中斷服務程序（中斷例行程序、中斷子程）。CPU執(zhí)行流程中斷服務程序1中斷服務程序2非預料事件2非預料事件1中斷系統(tǒng)斷點和中斷現(xiàn)場斷點:是指CPU執(zhí)行的現(xiàn)行程序被中斷時的下一條指令的地址,又稱斷點地址。中斷現(xiàn)場:是指CPU轉去執(zhí)行中斷服務程序前的運行狀態(tài)，包括CPU內(nèi)部各寄存器、斷點地址等。中斷系統(tǒng)1000:150H

、、、、MOVAX,0ADDAX,DXMOV[DI],AX、、、、、、、、CPU在執(zhí)行此指令時，某中斷源發(fā)申請中斷;CPU在執(zhí)行完該指令后，轉去執(zhí)行中斷子程序，此時CPU的狀態(tài)稱為中斷現(xiàn)場。地址1000:150H為斷點斷點概念:中斷系統(tǒng)1000:150H

、、、、MOVAH,01INT21HCMPAL,0Dh、、、、用指令調用中斷程序軟件中斷用指令調用中斷程序中斷系統(tǒng)中斷的好處1、CPU分時操作（與多個外設并行工作）2、實現(xiàn)實時處理3、故障處理溫度壓力斷電CPU處理外設外設外設CPU如何實現(xiàn)中斷？中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)的功能（1）響應中斷及返回（2）能實現(xiàn)優(yōu)先權排隊（3）能實現(xiàn)中斷嵌套中斷請求中斷請求RETIRETI主程序中斷系統(tǒng)CPU響應中斷的條件（1）有中斷請求（2）中斷請求沒有被屏蔽（3）中斷是開放的或者是允許的（4）在現(xiàn)行指令結束后才響應中斷中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)中斷響應及中斷期間應做的工作（1）關中斷（硬件自動實現(xiàn)）（2）保留斷點（硬件自動實現(xiàn)）（3）保護現(xiàn)場（軟件完成）（4）給出中斷，入口轉入相應的中斷服務程序（硬件自動完成）（5）恢復現(xiàn)場（6）開中斷與返回（由RETI指令實現(xiàn)）非預料事件是指事件發(fā)生的時間無法預知，即中斷源何時產(chǎn)生中斷不確定，是隨機的。但事件的性質及處理方法則是已知的，確定的，即中斷服務程序是事先編寫好的，只是何時執(zhí)行未知。中斷源產(chǎn)生中斷的隨機性，使中斷服務程序的執(zhí)行也具有隨機性，即何時執(zhí)行中斷服務程序不是在程序中安排好的。中斷系統(tǒng)中斷和子程序調用的區(qū)別RETI與RET的異同點①相同：均執(zhí)行恢復斷點操作，即從堆棧中彈出斷點給PC。②不同：RETI將清“0”響應時所置的優(yōu)先級觸發(fā)器，RET沒有該功能。中斷系統(tǒng)當中斷源產(chǎn)生中斷申請后，不論是內(nèi)中斷、非屏蔽中斷，還是可屏蔽中斷，只要滿足響應條件，在執(zhí)行完當前指令后，CPU內(nèi)部硬件會自動完成下列響應中斷的過程：①

取中斷類型號N②

當前PSW的內(nèi)容入棧③清IF、TF標志為0④當前CS的內(nèi)容入棧⑤當前IP的內(nèi)容入棧⑥取內(nèi)存單元(0:N×4)字內(nèi)容送IP取中斷子程⑦取內(nèi)存單元(0:N×4+2)字內(nèi)容送CS入口地址此時CS:IP指向中斷程序的入口，開始執(zhí)行中斷程序。保存現(xiàn)場中斷系統(tǒng)中斷響應過程中斷源提出申請→CPU決定是否響應→若響應轉去中斷處理→完成后返回原中斷處。當前指令執(zhí)行完的含義CPU正在執(zhí)行一條指令，執(zhí)行完本條指令，響應中斷；對于帶重復前綴的串指令（如REPMOVSB），執(zhí)行一次重復和串指令即可響應中斷；對MOV和POP指令，處理對象為段寄存器，以及STI和IRET指令執(zhí)行完本條指令后，再執(zhí)行一條指令才響應中斷。中斷系統(tǒng)在8086/8088中，所有中斷服務程序的入口地址（中斷向量）集中放在內(nèi)存的最低1K區(qū)域（00000H～003FFH），構成一個中斷向量表

中斷向量表1.中斷向量表的組成及其定位一個中斷（中斷源、中斷向量）都將指定一個中斷類型碼，256個中斷的中斷類型碼為00H～FFH在8086/8088中，一個中斷服務程序的入口地址即稱為一個中斷向量。中斷系統(tǒng)00000H除法錯誤

00004H單步中斷

00008H非屏蔽中斷

0000CH斷點中斷

00010H溢出中斷

00014H INTn及可 屏蔽中斷

003FCH

0號中斷1號中斷2號中斷3號中斷4號中斷255號中斷中斷向量表向量地址即為中斷向量在表中的有效地址中斷系統(tǒng)8086/8088的中斷向量表由三個部分組成：5個專用中斷（0#～4#）27個系統(tǒng)使用或保留中斷（5#～31#）224個用戶定義中斷（32#～255#）每個中斷向量占４個內(nèi)存單元前兩個單元存放中斷向量的偏移地址（IP）后兩個單元存放中斷向量的段地址（CS）中斷系統(tǒng)中斷向量結構IP斷點IP低8位IP高8位CS低8位CS高8位CS斷點中斷系統(tǒng)00000H 00001H 00002H 00003H 003FCH 003FDH 003FEH 003FFH IPLIPHCSL

CSH中斷向量表00H中斷向量類型碼FFH中斷向量類型碼向量地址…….中斷系統(tǒng)中斷類型碼與中斷向量在中斷向量中所在位置（中斷向量地址）之間的對應關系為：

中斷向量地址＝4×中斷類型碼

例：0C號中斷向量地址=4×0CH=30H

30H（IPL）31H（IPH）

32H（CSL）33H（CSH）4A號中斷向量地址=4×4AH=128H128H（IPL）129H（IPH）

12AH（CSL）12BH（CSH）注意：中斷向量地址實際上為EA。但由于中斷向量表處于地址空間的最低1KB處,所以段地址為0000H。因此，EA就等于該中斷向量的PA的最低位。中斷系統(tǒng)內(nèi)存中斷向量表0:0~3FFH1000:150h3000:0200h0:N×40:N×4+20:0000、、、

0200h3000h、、、

MOVAX,0ADDAX,DXMOV[DI],AX、、、、、、、、、、、、

MOVBX,CX、、、、、、、、、

IRET、、、類型N中斷子程

某中斷源發(fā)申請中斷，申請執(zhí)行類型號為N的中斷子程響應中斷前

SS:SP響應中斷后SS:SP

堆棧執(zhí)行IRET后(IP)(CS)(PSW)01501000(PSW)SS:SP(IP)=0200h(CS)=3000h0：3FFH0：0中斷系統(tǒng)從中斷子程返回斷點處，靠的是執(zhí)行中斷子程最后的指令IRET，從堆棧中取出斷點地址給CS:IP，繼續(xù)執(zhí)行被中斷的程序。故中斷子程最后應安排IRET指令。1000:150h3000:200h0:N×40:N×4+20:0000、、、

0200h3000h、、、

MOVAX,0ADDAX,DXMOV[DI],AX、、、、、、、、、

MOVBX,CX、、、

IRET、、、響應中斷前

SS:SP響應中斷后SS:SP

堆棧執(zhí)行IRET后(IP)(CS)(PSW)01501000(PSW)SS:SP(IP)=0200h(CS)=3000h中斷系統(tǒng)

這種采用向量中斷的方法，CPU可直接通過向量表轉向相應的處理程序，而不需要去逐個檢測和確定中斷源，因而可以大大加快中斷響應的速度。中斷系統(tǒng)8086/8088CPU如何獲取中斷類型號由前面介紹知，當中斷源產(chǎn)生中斷請求后，不論是內(nèi)中斷、非屏蔽中斷，還是可屏蔽中斷，只要滿足響應條件，在執(zhí)行完當前指令后，CPU內(nèi)部硬件會自動完成響應中斷的過程,共七個步驟，而第一步就是獲取中斷類型號。不同的中斷源，8088CPU獲取中斷類型號的方法不同。中斷系統(tǒng)①CPU執(zhí)行除零或OF為1執(zhí)行INTO指令

除零

固定類型號00H

OF為1執(zhí)行INTO指令

固定類型號04H②使用DEBUG下的單步和斷點操作

單步

固定類型號01H

斷點

固定類型號03H內(nèi)中斷③執(zhí)行中斷調用指令INTN

由指令中給出

指令中指定類型號N①非屏蔽中斷

引腳NMI上有中斷申請信號（上升沿信號）

非屏蔽中斷

固定類型號02H外中斷②可屏蔽中斷（參看中斷響應時序圖）

當IF=1,引腳INTR上有中斷申請信號(高電平信號)

CPU按中斷響應周期時序，從數(shù)據(jù)總線上獲取中斷類型號

可屏蔽中斷

外部接口送上類型號中斷系統(tǒng)內(nèi)中斷不需要外部硬件支持，不受IF控制。在上述內(nèi)部中斷中，除單步中斷外，其余都不可屏蔽。

所有類型（內(nèi)、外）的中斷在其處理過程中，CPU會自動地把狀態(tài)標志壓入堆棧，然后清除TF和IF。

8086/8088規(guī)定這些中斷的優(yōu)先級次序（高到低）為：內(nèi)部中斷、NMI、INTR，優(yōu)先級最低的是單步中斷。

中斷系統(tǒng)對于非屏蔽中斷和軟件中斷，其中斷類型號由CPU內(nèi)部自動提供，不需去執(zhí)行中斷響應周期讀取中斷類型號。

FLAGS入棧NNN完成當前指令有內(nèi)部中斷嗎？從指令中或內(nèi)部獲得中斷類型號從外部得到中斷類型號TEMP=1?令TEMP＝TF調中斷處理程序YYY有NMI中斷嗎？有INTR中斷嗎？TF＝1？執(zhí)行下一條指令NNNNY中斷類型號2YIF＝1？中斷類型號1清IF、TFCS、IP入棧返回斷點FLAGS出棧IP、CS出棧中斷服務有NMI?(1)(1)(1)(1)(2)(3)(4)(5)YY8086/8088的中斷處理過程

中斷系統(tǒng)可編程中斷控制器8259A8259A的引腳、編程結構和工作過程8259A的編程8259A在IBMPC/XT系統(tǒng)中的應用8259A在Pentium機中的應用中斷申請管理接口INT中斷申請接口1網(wǎng)絡接口2硬盤接口3軟盤接口4打印機8088CPUINTRIF可編程中斷控制器8259A1.向CPU的引腳INTR發(fā)中斷申請信號當有多個外設同時發(fā)出中斷請求時，能按照一定的優(yōu)先級順序，向CPU發(fā)出中斷申請，使CPU能優(yōu)先響應優(yōu)先級最高的外部設備的中斷申請。2.送中斷類型號在CPU中斷響應周期，針對不同外設的中斷請求，向CPU傳送不同的中斷類型號，使CPU執(zhí)行相應的中斷子程。中斷申請管理接口的主要功能:在IBMPC機由8259A可編程中斷控制器(PIC)來完成?？删幊讨袛嗫刂破?259A8259A的引腳雙列直插式芯片，28個引腳方波鍵盤保留串口2

硬盤軟盤打印機IOW18.2HzA0CS8259A總線A0數(shù)據(jù)線IORRDWR片選譯碼IR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7A5~A9D0~D7D0~D7VccSP/ENCA0CA1CA2GND+5V20~3FH用于多片8259A級連情況INTAINTINTAINTR串口1

定時器可編程中斷控制器8259A編程結構SP/ENCA0CA1CA2IORIOW總線D0~D7數(shù)據(jù)線D0~D7INTAINTRA0片選譯碼A5~A9CSA0RD

INTAWRINT

1×

I3I4ICW1

芯片控制

ICW2

中斷類型號

ICW3主從片連接關系

ICW4

方式控制0111A010010100OCW1中斷屏蔽寄存器IMR

00

OCW2優(yōu)先級設置、發(fā)EOI

01

OCW3特殊屏蔽,查詢方式設置處理部分控制部分00000000

ISR當前中斷服務寄存器PR優(yōu)先級裁決器VCCGND100A0IR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7IRR中斷申請寄存器00000000

可編程中斷控制器8259A4個初始化命令寄存器

ICW1、ICW2ICW3、ICW43個操作命令寄存器

OCW1（IMR）

OCW2、OCW3當前中斷服務寄存器ISR中斷申請寄存器IRR

8259A內(nèi)部有9個可讀寫的寄存器8259A的編程結構

1×

I3I4ICW1

芯片控制

ICW2

中斷類型號

ICW3主從片關系

ICW4

方式控制處理部分控制部分00000000

ISR當前中斷服務寄存器PR優(yōu)先級裁決器IRR中斷申請寄存器00000000

中斷屏蔽寄存器IMROCW210010100

00

01

OCW3OCW18259A中斷控制器可編程中斷控制器8259A(1)初始化命令字(ICW1-ICW4)

決定8259A的工作方式

通常是在計算機系統(tǒng)啟動時在初始程序設置，一旦設定，一般在系統(tǒng)工作過程不再改變。(2)操作命令字(OCW1,OCW2,OCW3)

在應用程序中設定，動態(tài)地控制CPU處理中斷的過程(3)ISR和IRR存放當前8259A的狀態(tài)通過讀取ISR和IRR的內(nèi)容，可了解當前8259A工作情況可編程中斷控制器8259A8259A的工作過程可編程中斷控制器8259A分兩步:(1)處理外設中斷申請，決定是否向CPU發(fā)中斷申請信號。(2)若發(fā)中斷申請信號，且CPU響應，則在CPU中斷響應周期送出中斷類型號。(1)處理外設中斷申請，決定是否向CPU發(fā)中斷申請信號②中斷屏蔽寄存器IMR決定IRR中的中斷申請是否進入優(yōu)先級裁決器PR。IMR對應位為

0，允許中斷申請進入優(yōu)先級裁決器，為1，不允許進入，中斷申請被IMR屏蔽。①中斷申請寄存器IRR鎖存外部的中斷申請。若IR0~IR7引腳上有中斷申請，則將IRR相應位置1可編程中斷控制器8259A(1)處理外設中斷申請，決定是否向CPU發(fā)中斷申請信號③當前中斷服務寄存器ISR記錄CPU正在響應的中斷。

ISR中的某位為1，表示CPU正在響應此級中斷，

ISR中的某位為0，表示CPU沒有或已響應完此級中斷，④

優(yōu)先級裁決器PR據(jù)新進入的中斷申請和ISR的內(nèi)容,

決定是否發(fā)中斷申請信號。如果進入的中斷申請比ISR中記錄的中斷優(yōu)先級高，則通過8259A的INT引腳向CPU發(fā)出中斷請求信號；如果進入的中斷申請不比ISR中記錄的中斷優(yōu)先級高，同級或低級，則不向CPU發(fā)中斷請求信號?？删幊讨袛嗫刂破?259A①

中斷申請寄存器IRR鎖存外部的中斷申請。若IR0~IR7引腳上有中斷申請，則將IRR相應位置1IORIOW總線數(shù)據(jù)線D0~D7INTAA0片選譯碼A5~A9CSA0RD

INTAWRINTD0~D7

ICW1

芯片控制

ICW2

中斷類型號

ICW3主從片關系

ICW4

方式控制00000000

ISR當前中斷服務寄存器IR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7OCW1

中斷屏蔽寄存器IMR

00

OCW2優(yōu)先級、發(fā)EOI

OCW3特殊屏蔽設置PR優(yōu)先級裁決器IRR中斷申請寄存器00000000

10010100INTR11可編程中斷控制器8259A②中斷屏蔽寄存器IMR決定IRR中的中斷申請是否進入優(yōu)先級裁決器PR。

IMR對應位為0，允許中斷申請進入優(yōu)先級裁決器，為1，不允許進入，中斷申請被IMR屏蔽。IORIOW總線數(shù)據(jù)線D0~D7INTAA0片選譯碼A5~A9CSA0RD

INTAWRINTD0~D7

ICW1

芯片控制

ICW2

中斷類型號

ICW3主從片關系

ICW4

方式控制00000000

ISR當前中斷服務寄存器IR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7OCW1

中斷屏蔽寄存器IMR

00

OCW2優(yōu)先級、發(fā)EOI

OCW3特殊屏蔽設置PR優(yōu)先級裁決器IRR中斷申請寄存器10000001

10010100INTR可編程中斷控制器8259A③

當前中斷服務寄存器ISR記錄CPU正在響應的中斷。ISR中的某位為1，表示CPU正在響應此級中斷，即正在執(zhí)行此中斷源的中斷子程序；ISR中的某位為0，表示CPU沒有或已響應完此級中斷，即不在執(zhí)行此中斷源的中斷子程序IORIOW總線數(shù)據(jù)線D0~D7INTAA0片選譯碼A5~A9CSA0RD

INTAWRINTD0~D7

ICW1

芯片控制

ICW2

中斷類型號

ICW3主從片關系

ICW4

方式控制00100000

ISR當前中斷服務寄存器IR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7OCW1

中斷屏蔽寄存器IMR

00

OCW2優(yōu)先級、發(fā)EOI

OCW3特殊屏蔽設置PR優(yōu)先級裁決器IRR中斷申請寄存器10000001

10010100INTR可編程中斷控制器8259A④優(yōu)先級裁決器據(jù)新的中斷申請和ISR的內(nèi)容,決定是否發(fā)中斷申請信號。如果進入的中斷申請比ISR中記錄的中斷優(yōu)先級高，則通過8259A的INT引腳向CPU發(fā)出中斷請求信號；如果進入的中斷申請不比ISR中記錄的中斷優(yōu)先級高，同級或低級，則不向CPU發(fā)中斷請求信號。IORIOW總線數(shù)據(jù)線D0~D7INTAA0片選譯碼A5~A9CSA0RD

INTAWRINTD0~D7

ICW1

芯片控制

ICW2

中斷類型號

ICW3主從片關系

ICW4

方式控制00100000

ISR當前中斷服務寄存器IR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7OCW1

中斷屏蔽寄存器IMR

00

OCW2優(yōu)先級、發(fā)EOI

OCW3特殊屏蔽設置PR優(yōu)先級裁決器IRR中斷申請寄存器10000001

10010100INTR可編程中斷控制器8259A(2)若發(fā)中斷申請信號，且CPU響應，則在CPU中斷響應周期送出中斷類型號CPU接收到INTR上的中斷申請信號后：如果IF標志為0，則CPU不響應此中斷申請信號，即中斷申請被IF屏蔽。如果IF標志為1,則處理完當前的指令后,進入中斷響應周期通過INTA引腳發(fā)出兩個負脈沖信號，從數(shù)據(jù)總線上獲取中斷類型號，進入中斷響應的過程?？删幊讨袛嗫刂破?259A將ISR中相應位置1，表示CPU響應此級中斷，執(zhí)行此中斷源的中斷子程。把IRR中對應的位清0，清除IRR中鎖存的中斷申請信號。8259A在接收到第一個INTA中斷響應信號后：00100000

ISR當前中斷服務寄存器IR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7PR優(yōu)先級裁決器IRR中斷申請寄存器10000001

ICW1

芯片控制

ICW2

中斷類型號

ICW3主從片關系

ICW4

方式控制OCW1

中斷屏蔽寄存器IMR

00

OCW2優(yōu)先級、發(fā)EOI

OCW3特殊屏蔽設置10010100IORIOW總線數(shù)據(jù)線D0~D7INTAA0片選譯碼A5~A9CSA0RDWR

INTAINTD0~D7INTR01可編程中斷控制器8259A①通過數(shù)據(jù)線，將被響應申請的中斷類型號送給CPU。類型號由ICW2提供，在初始化8259A時已設定好。②CPU獲得中斷類型號后，進入CPU響應中斷的過程，執(zhí)行中斷子程，處理中斷源申請的功能。8259A在接收到第二個INTA中斷響應信號后：00100000

ISR當前中斷服務寄存器IR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7PR優(yōu)先級裁決器IRR中斷申請寄存器10000001

ICW1

芯片控制

ICW2

中斷類型號

ICW3主從片關系

ICW4

方式控制OCW1

中斷屏蔽寄存器IMR

00

OCW2優(yōu)先級、發(fā)EOI

OCW3特殊屏蔽設置10010100IORIOW總線數(shù)據(jù)線D0~D7INTAA0片選譯碼A5~A9CSA0RDWR

INTAINTD0~D7INTR01可編程中斷控制器8259A①取中斷類型號N②當前PSW的內(nèi)容入棧③清IF、TF標志為0④當前CS的內(nèi)容入棧⑤當前IP的內(nèi)容入棧⑥取內(nèi)存單元(0:N×4)字內(nèi)容送IP取中斷子程⑦取內(nèi)存單元(0:N×4+2)字內(nèi)容送CS入口地址此時CS:IP指向中斷程序的入口，開始執(zhí)行中斷程序。保存現(xiàn)場CPU響應中斷過程：執(zhí)行完中斷子程中最后一條指令IRET后，返回被中斷處，繼續(xù)執(zhí)行被中斷的程序。可編程中斷控制器8259A4個初始化命令寄存器

ICW1、ICW2ICW3、ICW43個操作命令寄存器

OCW1（IMR）

OCW2、OCW3當前中斷服務寄存器ISR中斷申請寄存器IRR

8259A內(nèi)部有9個可讀寫的寄存器8259A的編程結構

1×

I3I4ICW1

芯片控制

ICW2

中斷類型號

ICW3主從片關系

ICW4

方式控制處理部分控制部分00000000

ISR當前中斷服務寄存器PR優(yōu)先級裁決器IRR中斷申請寄存器00000000

中斷屏蔽寄存器IMROCW210010100

00

01

OCW3OCW18259A中斷控制器可編程中斷控制器8259A8259A有兩個I/O端口地址對9個寄存器的讀寫均通過這兩個端口實現(xiàn)根據(jù)（1）寫入數(shù)據(jù)的特征位（2）寫入的先后順序區(qū)分是對哪個寄存器進行操作

1×

I3I4ICW1

芯片控制

ICW2

中斷類型號

ICW3主從片關系

ICW4

方式控制處理部分控制部分00000000

ISR當前中斷服務寄存器PR優(yōu)先級裁決器IRR中斷申請寄存器00000000

中斷屏蔽寄存器OCW210010100

00

01

OCW3OCW18259A中斷控制器D0~D7A0CSRDWR80111A0100A0可編程中斷控制器8259AA0=0偶地址端口A0=1奇地址端口要求掌握如下編程：8259A的編程方法8259A有多種工作方式，這些工作方式均可編程選擇，使用相當靈活?？删幊讨袛嗫刂破?259A(1)通過中斷屏蔽寄存器IMR的讀寫，設置中斷屏蔽字(2)通過OCW2操作命令寄存器，發(fā)中斷結束EOI命令通過往寄地址端口寫入IMR內(nèi)容實現(xiàn)對應位為0，允許該級中斷申請進入對應位為1，禁止該級中斷申請進入(1)設置中斷屏蔽字IORIOW總線數(shù)據(jù)線D0~D7INTAA0片選譯碼A5~A9CSA0RD

INTAWRINTD0~D7

ICW1

芯片控制

ICW2

中斷類型號

ICW3主從片關系

ICW4

方式控制00000000

ISR當前中斷服務寄存器IR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7OCW1

中斷屏蔽寄存器IMR

00

OCW2優(yōu)先級、發(fā)EOI

OCW3特殊屏蔽設置PR優(yōu)先級裁決器IRR中斷申請寄存器10000001

10010100INTR可編程中斷控制器8259A

新增允許IR2的中斷申請

INAL,21H;讀入原IMR的內(nèi)容

ANDAL,11111011B;D2=0,允許IR2的中斷申請

OUT21H,AL;寫入IMR