计算机原理：第7章中断系统

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1、计算机原理讲义8086中断系统第七章 8086中断系统计算机原理讲义8086 中断结构第7.1节 8086中断结构一.硬件中断1.可屏蔽中断可屏蔽中断 输入为输入为INTR引脚，高电平有效，受引脚，高电平有效，受IF标志控制标志控制 CPU在每条指令的最后一个在每条指令的最后一个T状态检测该引脚，若状态检测该引脚，若CPU响应中断响应中断请求，则输出请求，则输出/INTA低电平有效，从外设读取中断类型码。低电平有效，从外设读取中断类型码。中断类型码：中断类型码：用用1个字节对个字节对8086的的256个中断类型进行的编码个中断类型进行的编码 每个中断类型码对应每个中断类型码对应1种中断类型，也

2、对应种中断类型，也对应4字节的字节的中断服务程序中断服务程序入口地址入口地址(段地址段地址:偏移量偏移量)，中断服务程序入口地址又称，中断服务程序入口地址又称中断向量中断向量。2.非屏蔽中断非屏蔽中断 输入为输入为NMI引脚，上升沿有效，不受引脚，上升沿有效，不受IF控制控制 中断类型码为中断类型码为2，该中断一般用于非常事件。，该中断一般用于非常事件。PC/XT机中用于系统机中用于系统板上板上RAM奇偶错，奇偶错，I/O通道奇偶错和通道奇偶错和8087异常中断。异常中断。计算机原理讲义8086 中断结构二.软件中断1.除法溢出中断（除法溢出中断（INT 0）若除数为若除数为0或商超过寄存器所

3、能表达的范围，则产生类型为或商超过寄存器所能表达的范围，则产生类型为0的软件中断的软件中断2.单步中断单步中断 （INT 1）若若TF=1，则，则CPU每执行完一条指令后便产生类型码为每执行完一条指令后便产生类型码为1的软件中断的软件中断3.执行执行 INT 指令引起的中断指令引起的中断（INT n）执行执行INT n指令则会引起中断类型码为指令则会引起中断类型码为4的软件中断的软件中断4.执行执行 INTO 指令引起的中断（指令引起的中断（INT 4）若若OF=1，则指令，则指令INTO引起中断类型码为引起中断类型码为4的软件中断的软件中断三.中断优先级1.软件中断（单步中断除外）软件中断（

4、单步中断除外）优先级最高优先级最高2.NMI中断中断3.INTR中断中断4.单步中断单步中断 优先级最低优先级最低计算机原理讲义中断向量表四.中断向量表 8086在内存在内存0000H03FFH的的1KB地址空间建立了一个地址空间建立了一个中断向量中断向量表表，用于存放，用于存放256个中断向量，每个向量占个中断向量，每个向量占4个字节，前两个字节为中个字节，前两个字节为中断服务程序的偏移地址，断服务程序的偏移地址，后后两个字节为段地址。因此：两个字节为段地址。因此：中断向量位置中断向量位置 =中断类型码中断类型码 4类型类型255指针指针除数为除数为0 单步单步非屏蔽非屏蔽断点断点溢出溢出0

5、03FCH00000H00004H00008H0000CH00010HCSIP段地址段地址偏移量偏移量例：例：INT 21H指令调用第指令调用第21号中断服务程序，号中断服务程序，其入口地址存放在中断向量表中其入口地址存放在中断向量表中84H87H的的连续连续4个字节（个字节（21H484H）偏移量低偏移量低8位位偏移量高偏移量高8位位段地址低段地址低8位位段地址高段地址高8位位87H86H85H84HIPCS计算机原理讲义8086/8088中断总结8086/8088中断总结中断总结 PC机中，由机中，由8259A管理多个可屏蔽中断请求的优先级，管理多个可屏蔽中断请求的优先级，IR0 IR7优

6、先优先级由高到低级由高到低，中断类型码为，中断类型码为08H0FH，例：例：IR0对应中断类型码对应中断类型码08H中断控制逻辑中断控制逻辑INT 3指令指令INTO指令指令单步单步中断中断除数为除数为0中断中断INT n 指令指令非屏蔽中断非屏蔽中断IR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR78259AINTINTR可屏蔽中断请求可屏蔽中断请求1NMI软件中断软件中断硬件中断硬件中断可屏蔽可屏蔽中断中断可屏蔽中断请求可屏蔽中断请求2计算机原理讲义8259级联IBM PC/XT机中一般使用两片机中一般使用两片8259A级连级连8259级联后可管理级联后可管理15个外设，只能两级级联个外设，

7、只能两级级联优先级：优先级：0 1 (8 15)3 7 高高 低低IR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7 主片主片8259AINTINTRCPUIR8IR9IR10IR11IR12IR13IR14IR15从片从片8259AINTR计算机原理讲义8259内部结构第7.2节 可编程中断控制器8259一.8259功能及内部结构INTAINT数据总线数据总线 缓冲器缓冲器读读/写写控控 制制逻逻 辑辑级级 连连缓缓 冲冲比比 较较SP/EN控制电路控制电路控制逻辑控制逻辑初始化命令初始化命令 寄存器组寄存器组操作命令操作命令寄存器组寄存器组 中断中断 请求请求 寄存寄存 器器（IRR）IR0

8、IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7 中断中断服务服务寄存器寄存器（ISR）中断中断优先优先级分级分析器析器中断屏蔽寄存器中断屏蔽寄存器 （IMR）D7D0RDWRCSA0CAS1CAS2CAS0功能简介：功能简介：具有具有8级优先权控制级优先权控制,通过级联可扩展至通过级联可扩展至64级级 每一级中断都可以屏每一级中断都可以屏蔽和允许蔽和允许 中断申请可以中断申请可以有有电平电平触发，也可触发，也可有有边沿触发边沿触发 级联逻辑控制级联逻辑控制8259A的主从工的主从工作方式作方式计算机原理讲义8259内部结构说明内部结构说明内部结构说明lIRR 中断请求寄存器，保存中断请求寄存器，保

9、存 8个输入端个输入端IR0IR7的中断申请状态，的中断申请状态，输入可高电平有效，也可上升沿有效；输入可高电平有效，也可上升沿有效；lISR 中断服务寄存器，保存中断服务寄存器，保存CPU正在处理的中断请求；正在处理的中断请求；lIMR 中断屏蔽寄存器，对中断申请进行屏蔽控制中断屏蔽寄存器，对中断申请进行屏蔽控制；l中断优先级分析器决定中断申请的优先级中断优先级分析器决定中断申请的优先级；l控制逻辑控制逻辑初始化命令寄存器组初始化命令寄存器组：ICW1ICW4操作操作命令寄存器组命令寄存器组：OCW1OCW3INT 中断申请输出，高电平有效，可连接中断申请输出，高电平有效，可连接8086 I

10、NTR引脚引脚/INTA 中断响应输入，接收中断响应输入，接收8086发出的中断响应信号，有效时发出的中断响应信号，有效时8259应输出中断类型码应输出中断类型码计算机原理讲义8259内部结构1234567891011121314 CS WR RD D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0CAS0CAS1GNDIntel8259A2827262524232221201918171615VccA0INTAIR7IR6IR5IR4IR3IR2IR1IR0INTSP/ENCAS28259A引脚图引脚图 内部结构说明内部结构说明l D7D0 双向三态数据线，传送数据双向三态数据线，传送数据l /

11、RD 读信号，低电平有效读信号，低电平有效l /WR 写信号，低电平有效写信号，低电平有效l /CS 片选信号，低有效片选信号，低有效,给给8259分配地分配地址址l A0 用于选择用于选择8259内部不同的寄存器。内部不同的寄存器。l CAS2CAS0 级联信号线，当级联信号线，当8259为主为主片时为输出，从片时为输入片时为输出，从片时为输入l SP/EN 在非缓冲工作方式时，用作输入，在非缓冲工作方式时，用作输入，决定决定8259A为主片还是从片；在缓冲工作为主片还是从片；在缓冲工作方式时，用作输出，由它打开总线缓冲器方式时，用作输出，由它打开总线缓冲器计算机原理讲义8259与计算机的连

12、接二.8259A与计算机的连接1.8259A单片工作方式的接口电路单片工作方式的接口电路D7D0D7D0RDWRINTINTAA0CS8259ASP/ENIR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7CAS2CAS1CAS0IRQ0IRQ1IRQ2IRQ3IRQ4IRQ5IRQ6IRQ7日时钟日时钟键盘键盘保留保留COM2COM1硬盘硬盘软盘软盘打印机打印机+5VIORIOWINTR/INTAA1A13A15A14A10A12A1174LS3074LS04A9+5VA8A7A6A5+5VCBA74LS138Y1Y0G2AG2BG1l 高位地址线高位地址线A15A5，通过通过74LS30（8输

13、入与输入与非门）和非门）和74LS138进行进行部分译码，控制部分译码，控制/CS，端，端口范围为口范围为020H03FH，常用常用20H和和22H两个偶端两个偶端口口l 8259采用采用D7D0传送数据，传送数据，占用偶地址端口占用偶地址端口l 低位地址线低位地址线A1接接8259的的A0引引脚，用于选择脚，用于选择8259内部寄存器内部寄存器计算机原理讲义两片8259级联管理15级中断l 收到第一个收到第一个INTA时，主片时，主片通过通过CAS2CAS0通知有中通知有中断申请的从片在第二个断申请的从片在第二个INTA时送出中断类型码时送出中断类型码l 从片从片8259A的中断申请端的中断

14、申请端INT接主片的接主片的IR2+5VINT8259主片主片SP/ENIR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7IRQ0IRQ1IRQ2IRQ3IRQ4IRQ5IRQ6IRQ7CAS2 CAS1 CAS0D7D0CS8259从片从片SP/ENIR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7IRQ8IRQ9IRQ10IRQ11IRQ12IRQ13IRQ14IRQ15CAS2 CAS1 CAS0INT/CS220H3FHA0HBFH/CS1/INTA/RD/WRA0INTARDWRA0D7D0实时时钟实时时钟改向改向INT0A协处理器协处理器CSINTR/INTA/IOR/IOWA1D7D

15、0l 8086系统系统主从芯片都用偶地主从芯片都用偶地址传递信息址传递信息l 主片的主片的SP/EN接接+5V,从从片的片的SP/EN接地，主接地，主从片的从片的CAS2、CAS1、CAS0对应对应连接连接计算机原理讲义8259初始化命令字三.8259初始化命令字1.ICW1（Initial Command Word）A0=0，D4=1 表示表示对对ICW1编程编程D0（IC4）D0=1需要需要ICW4；D0=0 不不需要需要ICW4D1（SNGL）D1=1为单片为单片8259工作方式；工作方式；D1=0 为级联工作方式，此时要用为级联工作方式，此时要用ICW3指明级联端指明级联端A00IC4

16、SNGLADILTIM1A7A6 A5D7D6 D5 D4 D3D2D1D0计算机原理讲义8259初始化命令字D2（ADI）指明指明8080/8085系统中地址间距，系统中地址间距，8086系统不用系统不用D3（LTIM）D3=1 中断请求是电平触发方式中断请求是电平触发方式;D3=0 上升沿触发方式。上升沿触发方式。D5D7（A5A7）8080/8085系统中断服务程序页面地址，系统中断服务程序页面地址，8086系统不用系统不用注：初始化命令字一般在初始化注：初始化命令字一般在初始化8259时才写入，而且写入时才写入，而且写入有严格的顺序，先写有严格的顺序，先写ICW1，最后写，最后写ICW

17、4计算机原理讲义8259初始化命令字2.ICW2A0=1，跟跟在在ICW1后表示对后表示对ICW2编程编程A15A8 为为8080/8085系统中页面地址高系统中页面地址高8位位；T7T3 为为8086系统中的中断类型码的高系统中的中断类型码的高5位，低位，低3位位根据申请端自动填充。根据申请端自动填充。例例 若若ICW2=0000 1000B，则，则8259A的的IR3引脚对应的中引脚对应的中断类型码为断类型码为 0000 1011 即即0 x0BA01D7D6D5D4D3D2 D1 D0A15/T7 A14/T6 A13/T5 A12/T4 A11/T3A10 A9 A8计算机原理讲义82

18、59初始化命令字3.ICW3A0=1，且，且ICW1的的D1=0(SNGL)，跟在，跟在ICW2之后表示之后表示对对ICW3编程编程主片主片 Si=1表示第表示第IRi引脚上连接有从片引脚上连接有从片从片从片 ID2ID0对应从片的识别码，对应从片的识别码，即表明从片连接到主片的即表明从片连接到主片的第几个输入引脚上第几个输入引脚上。响应中断时第一个。响应中断时第一个INTA，主片通过主片通过CAS2 CAS0送出送出识别码通知有中断请求的从片，每个从片将识别码通知有中断请求的从片，每个从片将CAS2CAS0上信号与自己内部的识别码相比较，若上信号与自己内部的识别码相比较，若相同，则在相同，则

19、在第二个第二个INTA送出中断类型码。送出中断类型码。A0D7D6D5D4D3D2D1D01S7S6S5S4S3S2S1S0A0D7D6D5D4D3D2D1D0100000ID2ID1 ID0主片主片从片从片计算机原理讲义8259初始化命令字4.ICW4A0=1，且，且ICW1的的D0=1，跟在其他初始化字后表示对跟在其他初始化字后表示对ICW4编程编程D0（pm）D0=1为为16位处理器体系；位处理器体系；D0=0 为为80/85处理器体系处理器体系D1（AEOI）D1=1自动结束中断方式，自动结束中断方式，在第二个在第二个INTA清清ISR中的中的对应位对应位;D1=0 非自动结束中断方式

20、，中断结束时发非自动结束中断方式，中断结束时发EOI命令命令清清ISR中的对应位中的对应位A0AEOIM/SBUFD7D6D5D4D3D2D1D01000SFNM pm计算机原理讲义8259初始化命令字D2（M/S）在缓冲方式下（在缓冲方式下（BUF=1)，选择主片和从片，选择主片和从片，M/S=1为为主片，主片，M/S=0为从片。为从片。在非缓冲方式下，由在非缓冲方式下，由SP/EN引脚设定主片和从片。引脚设定主片和从片。D3（BUF）D3=1为缓冲工作方式，为缓冲工作方式，SP/EN为为缓冲选通信号。单片缓冲选通信号。单片系统都置系统都置1；D3=0为非缓冲工作方式。为非缓冲工作方式。D4

21、（SFNM）D4=1 为特殊全嵌套方式，此时允许同级中断再次进入，为特殊全嵌套方式，此时允许同级中断再次进入，一般用于多片级联方式；一般用于多片级联方式；D4=0 为普通全嵌套方式，禁止同级中断再次进入。为普通全嵌套方式，禁止同级中断再次进入。计算机原理讲义8259操作命令字四.8259操作命令字操作命令字可在任何时候写入操作命令字可在任何时候写入8259A，且无顺序。且无顺序。1.OCW1 （Operation Command Word）A0=1 表示设置表示设置OCW1Mi=1 表示屏蔽表示屏蔽IRi输入中断请求输入中断请求例例屏蔽键盘屏蔽键盘 IN AL,21H OR AL,02H/AN

22、D AL,0FDH OUT 21H,ALA0D7D6D5D4D3D2D1D01M7M6M5M4M3M2M1M0计算机原理讲义8259操作命令字2.OCW2A0=0，且且D4D3=00，表示对表示对OCW2编程编程R 优先权循环状态优先权循环状态R=1优先权自动循环优先权自动循环；R=0优先权不循环优先权不循环SL设定标志设定标志。SL=1由由L2、L1、L0指明中断号或最低优先权指明中断号或最低优先权EOI中断结束中断结束命令命令标志，非自动结束方式时清标志，非自动结束方式时清ISn一般一般EOI指令为指令为 MOV AL,20H OUT 20H,ALA0D7D6D5D4D3D2D1D00RS

23、LEOI00L1L0L2计算机原理讲义8259操作命令字RSL EOI001非特殊非特殊EOI结束中断命令，清除当前的中断响应结束中断命令，清除当前的中断响应011特殊特殊EOI命令，清除由命令，清除由L2 L1 L0指示的中断响应指示的中断响应101特殊特殊EOI命令，清除当前的中断响应，优先级循环一次命令，清除当前的中断响应，优先级循环一次100设置设置8259A在中断自动结束模式下按优先级自动在中断自动结束模式下按优先级自动循环方式工作循环方式工作000取消取消8259A8259A在中断自动结束模式下的优先级自动在中断自动结束模式下的优先级自动循环工作方式循环工作方式111结束由结束由L

24、2L2L0L0指示的中断，并使指示的中断，并使L2L2L0L0为最低优先级为最低优先级110设定最低优先级特殊循环设定最低优先级特殊循环,此时由此时由L2L2L0L0指出最指出最低优先级低优先级010无操作无操作计算机原理讲义8259操作命令字3.OCW3A0=0，且且D4D3=01，表示对表示对OCW3编程编程ESMM SMM 1 1 设置特殊屏蔽，无优先级，未屏蔽中断申请均可进入设置特殊屏蔽，无优先级，未屏蔽中断申请均可进入 1 0 取消特殊屏蔽取消特殊屏蔽P=1，设置设置8259A为为查询工作方式，此时查询工作方式，此时8259A不发不发INT信号，信号，CPU通过查询指令决定服务程序。

25、通过查询指令决定服务程序。查询得到格式如下表所示查询得到格式如下表所示A0D7D6D5D4D3D2D1D000ESMM SMM01RRRISP计算机原理讲义8259操作命令字I=1 表示有中断请求表示有中断请求W2 W1 W0为当前最高优先级的中断请求中断号为当前最高优先级的中断请求中断号P=0，由由RR和和RIS设置设置下一个读取的寄存器下一个读取的寄存器 RR RIS 1 0 在下一个在下一个A0=0端口读端口读IRR 1 1 在下一个在下一个A0=0端口读端口读ISR A0D7 D6D5D4 D3D2D1 D00W1 W0W2IXXXX 例：读取例：读取ISR到到AL中中 mov al,

26、0BH out 20H,al IN al,20H ;读取读取IMR到到AL中中 IN al,21H计算机原理讲义8259初始化编程举例五.8259初始化编程举例1.IBM PC/XT机对机对单单片片8259A初始化初始化端口地址为端口地址为20H和和22H接收接收8个中断请求信号为边沿触发个中断请求信号为边沿触发选择全嵌套方式，选择全嵌套方式，IR0为最高优先级，为最高优先级，IR7为最低优先级为最低优先级设定设定IR0中断类型码为中断类型码为08H注：注：8259A的地址线的地址线A0是连接到系统地址总线的是连接到系统地址总线的A1上上A0AEOIM/SBUFD7 D6 D5D4D3D2 D

27、1 D01000SFNMupmICW4A00IC4SNGLADILTIM1A7 A6 A5D7 D6 D5 D4 D3 D2D1D0ICW1A01XXX T3T4T7 T6T5D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0ICW2计算机原理讲义8259初始化编程举例初始化程序段初始化程序段INTA0_0 EQU 20HINTA0_1 EQU 22HMOV AL,13H OUT INTA0_0,AL ;ICW1MOV AL,08H OUT INTA0_1,AL ;ICW2MOV AL,09H OUT INTA0_1,AL ;ICW4计算机原理讲义8259初始化编程举例2.在在AT/286以上机器

28、，使用两片以上机器，使用两片8259A级联组成级联组成15个中断申个中断申请输入端请输入端要求：要求：端口地址主片为端口地址主片为20H和和22H，从片为从片为A0H和和A2H。接收上升沿触发中断请求信号。接收上升沿触发中断请求信号。选择全嵌套方式，优先级排列次序为选择全嵌套方式，优先级排列次序为0级最高，依次为级最高，依次为1级，级，815级，然后是级，然后是37级。级。采用非缓冲方式，主片采用非缓冲方式，主片SP/EN接接+5V，从片从片SP/EN接接地地设定主片中断类型码为设定主片中断类型码为08H0FH，从片从片为为70H77H计算机原理讲义8259初始化编程举例初始化命令字初始化命令

29、字IC4SNGLADILTIM1XXICW111HXXXX T3T4T7T6T5ICW208H主主从从 70HS7S6S5S4S3S2S1S0主主ICW304H00000从从01002HAEOIM/SBUF000SFNMupmICW401H计算机原理讲义8259初始化编程举例初始化程序段初始化程序段INTA00 EQU 20HINTA01 EQU 22HINTB00 EQU 0A0HINTB01 EQU 0A2HMOV AL,11HOUT INTA00,AL ;主片主片ICW1JMP SHORT$+2 ;I/O口要求延时口要求延时MOV AL,08HOUT INTA01,AL ;ICW2JMP SHORT$+2MOV AL,04HOUT INTA01,AL ;ICW3JMP SHORT$+2MOV AL,01HOUT INTA01,AL ;ICW4JMP SHORT$+2MOV AL,11HOUT INTB00,AL ;从从ICW1JMP SHORT$+2MOV AL,70HOUT INTB01,AL ;ICW2JMP SHORT$+2MOV AL,02HOUT INTB01,AL ;ICW3JMP SHORT$+2MOV AL,01HOUT INTB01,AL ;ICW4