1、第第7章章 中斷和中斷控制器中斷和中斷控制器 7.1 中斷的基本概念中斷的基本概念 中斷、中斷源中斷、中斷源 中斷處理過程中斷處理過程 中斷優先權中斷優先權 7.2 8086/8088中斷系統中斷系統 中斷指令中斷指令 中斷分類中斷分類 中斷向量表中斷向量表 中斷處理過程中斷處理過程7.1中斷的基本概念中斷的基本概念 中斷、中斷源中斷、中斷源 中斷處理過程中斷處理過程 中斷優先權中斷優先權中斷及相關概念中斷及相關概念中斷中斷：指計算機的：指計算機的 CPU 在正常運行程序時，由于內部或外部某個在正常運行程序時，由于內部或外部某個緊急事件的發生，使緊急事件的發生，使CPU暫停正在運行的程序，在執

2、行完當前指令暫停正在運行的程序，在執行完當前指令后，轉去執行請求中斷的那個外設或事件的中斷服務后，轉去執行請求中斷的那個外設或事件的中斷服務(處理處理)程序；程序；待處理完后再返回被中斷的程序，繼續執行正常的程序待處理完后再返回被中斷的程序，繼續執行正常的程序中斷源：中斷源：引起中斷的事件引起中斷的事件斷點：斷點：主程序被打斷的位置主程序被打斷的位置中斷服務程序：中斷服務程序：對中斷源的對中斷源的響應或處理程序響應或處理程序中斷源示意中斷源示意硬件中斷和軟件中斷硬件中斷和軟件中斷硬件中斷硬件中斷：由硬件設備引起的中斷：由硬件設備引起的中斷 復位、鍵盤輸入、串口輸入輸出、傳感器信號、計時器等復位

3、、鍵盤輸入、串口輸入輸出、傳感器信號、計時器等軟件中斷軟件中斷：執行特殊指令產生的，無需外部設備發送請求信號：執行特殊指令產生的，無需外部設備發送請求信號 單步調試、單步調試、DOS輸入、輸出功能調用等輸入、輸出功能調用等異同異同 硬件中斷由硬件產生的中斷信號引起，具有硬件中斷由硬件產生的中斷信號引起，具有隨即性隨即性，軟件中，軟件中斷由程序設計的固定位置調用指令產生，具有斷由程序設計的固定位置調用指令產生，具有確定性確定性 硬件中斷的響應一般需要硬件中斷的響應一般需要CPU發回發回中斷響應信號中斷響應信號，軟件中斷，軟件中斷不需要不需要 硬件中斷的中斷號一般由中斷控制器管理提供，除不可屏蔽硬

4、件中斷的中斷號一般由中斷控制器管理提供，除不可屏蔽中斷外其它的均可屏蔽；軟件中斷的中斷號相對固定且無需中斷外其它的均可屏蔽；軟件中斷的中斷號相對固定且無需中斷控制器管理提供，且中斷控制器管理提供，且不可屏蔽不可屏蔽內部中斷和外部中斷內部中斷和外部中斷 內部中斷內部中斷：由：由CPU硬件本身或運算出錯引起硬件本身或運算出錯引起 除零、溢出、掉電等除零、溢出、掉電等 外部中斷外部中斷：由：由CPU的外設引起的外設引起 復位、鍵盤輸入、打印機等復位、鍵盤輸入、打印機等 異同異同 內部中斷一般不可屏蔽內部中斷一般不可屏蔽 外部中斷一般是可屏蔽的外部中斷一般是可屏蔽的可屏蔽中斷和不可屏蔽中斷可屏蔽中斷和

5、不可屏蔽中斷 可屏蔽中斷可屏蔽中斷：CPU通過通過IF狀態標志位，決定是狀態標志位，決定是否響應；否響應； 允許通過軟件來設定允許通過軟件來設定IF標志位標志位 不可屏蔽中斷不可屏蔽中斷：CPU必須要響應必須要響應 8086/8088提供兩條中斷輸入信號線提供兩條中斷輸入信號線 NMI是不可屏蔽中斷的輸入信號線是不可屏蔽中斷的輸入信號線 INTR是可屏蔽中斷的輸入信號線是可屏蔽中斷的輸入信號線中斷處理過程中斷處理過程 中斷請求中斷請求 優先級判別優先級判別 中斷響應中斷響應 保存現場保存現場 中斷服務中斷服務 恢復現場恢復現場 中斷返回中斷返回當前指令當前指令中斷請求中斷請求 中斷請求中斷請求

6、 概念：外部設備需要概念：外部設備需要CPU資源時，產生一個中斷資源時，產生一個中斷信號發送到信號發送到CPU的中斷請求信號輸入管腳的中斷請求信號輸入管腳 中斷請求信號分類：沿觸發（上升沿、下降沿、中斷請求信號分類：沿觸發（上升沿、下降沿、雙沿）和電平觸發（高電平、低電平）雙沿）和電平觸發（高電平、低電平） CPU總在當前指令執行結束后才檢查中斷請求；總在當前指令執行結束后才檢查中斷請求；因此中斷請求信號需要保持到因此中斷請求信號需要保持到CPU對其進行中斷對其進行中斷響應后才能撤銷響應后才能撤銷優先級判別優先級判別 優先級判別優先級判別(中斷排隊中斷排隊) 多個中斷源同時發起中斷請求時，多個

7、中斷源同時發起中斷請求時，CPU需要需要對多個中斷源的優先級進行判斷，響應對多個中斷源的優先級進行判斷，響應最緊最緊急急的中斷請求的中斷請求 中斷源的優先級需要根據中斷源的緊迫性、中斷源的優先級需要根據中斷源的緊迫性、重要性以及外設處理速度等進行綜合考慮；重要性以及外設處理速度等進行綜合考慮；優先級判別有多種方法優先級判別有多種方法 如發生不可屏蔽中斷，必須優先響應如發生不可屏蔽中斷，必須優先響應 中斷響應中斷響應 中斷響應中斷響應 對于內部中斷，對于內部中斷，CPU通過判斷中斷源，并自通過判斷中斷源，并自動跳轉到相應的中斷服務程序入口地址，執動跳轉到相應的中斷服務程序入口地址，執行中斷服務子

8、程序行中斷服務子程序 對于外部可屏蔽中斷中斷，對于外部可屏蔽中斷中斷，CPU先判斷標志先判斷標志位位IF，若，若CPU允許響應外部中斷，并向發出允許響應外部中斷，并向發出中斷請求的外設返回一個中斷應答信號；否中斷請求的外設返回一個中斷應答信號；否則則CPU不響應該中斷請求不響應該中斷請求 保存現場、執行中斷保存現場、執行中斷保存現場保存現場 CPU響應中斷，需要保存中斷返回地址以及其它可能被破響應中斷，需要保存中斷返回地址以及其它可能被破壞的寄存器內容；稱為保護中斷現場壞的寄存器內容；稱為保護中斷現場 保護現場過程中，保護現場過程中，禁止禁止CPU再響應其他的中斷請求信號再響應其他的中斷請求信

9、號執行中斷處理執行中斷處理 CPU通過通過中斷類型碼中斷類型碼最終確定并跳轉到中斷服務程序的入最終確定并跳轉到中斷服務程序的入口地址，開始中斷處理口地址，開始中斷處理 進入中斷處理程序之后，進入中斷處理程序之后，可以允許可以允許CPU再響應其它中斷再響應其它中斷恢復現場、返回恢復現場、返回 斷點現場恢復斷點現場恢復 中斷服務結束后，將保存在堆棧中的所有寄存器內容彈中斷服務結束后，將保存在堆棧中的所有寄存器內容彈出，恢復中斷前的寄存器原值出，恢復中斷前的寄存器原值-恢復原現場恢復原現場 恢復現場恢復現場CPU必須必須關閉中斷關閉中斷（即恢復過程中不能響應新（即恢復過程中不能響應新的中斷）的中斷）

10、 中斷返回中斷返回 通過中斷返回指令從中斷狀態返回，繼續正常程序通過中斷返回指令從中斷狀態返回，繼續正常程序 返回之后，返回之后，CPU自動自動打開中斷打開中斷，開始允許響應其它中斷，開始允許響應其它中斷請求請求 中斷優先權管理中斷優先權管理 中斷優先級中斷優先級 設置優先級的原因：中斷處理的重要程度和時延要求不同設置優先級的原因：中斷處理的重要程度和時延要求不同 程序員或系統將按照中斷源的重要程度為每個中斷源分配不程序員或系統將按照中斷源的重要程度為每個中斷源分配不同的優先級，并以優先級大小進行排序，確定多個中斷源請同的優先級，并以優先級大小進行排序，確定多個中斷源請求時，對不同中斷源的服務

11、次序；稱之為求時，對不同中斷源的服務次序；稱之為中斷優先級中斷優先級 依據中斷優先級別，決定對多個中斷源的響應順序，依據中斷優先級別，決定對多個中斷源的響應順序，正確地正確地形成形成中斷嵌套中斷嵌套 優先級別可以是固定的，也可以動態調整優先級別可以是固定的，也可以動態調整優先級判別方法優先級判別方法 軟件查詢方式軟件查詢方式 中斷系統提供并傳送中斷系統提供并傳送“查詢字查詢字”；CPU讀取并讀取并依次依次檢測檢測各位的取值狀態；取值各位的取值狀態；取值1或或0對應有或無中斷請求對應有或無中斷請求 各個中斷在各個中斷在“查詢字查詢字”中，被查詢的先后順序，決定了中，被查詢的先后順序，決定了該中斷

12、優先權的高低順序該中斷優先權的高低順序 該順序，需要程序員在編輯查詢程序時，該順序，需要程序員在編輯查詢程序時，事先設置和事先設置和約定約定 所以，先被查詢到的，一定是優先權最高的所以，先被查詢到的，一定是優先權最高的設置優先級設置優先級D7D0高高低低中斷服務系統中斷服務系統確定中斷級別示意確定中斷級別示意軟件方式確定優先權軟件方式確定優先權 假設可有假設可有8個外設中斷源；個外設中斷源；約定約定D7中斷源的級別最高，中斷源的級別最高，D0 的最低；他們的狀態或的最低；他們的狀態或1或或0(假設假設1為有中斷請求為有中斷請求) CPU首先通過首先通過INTR引腳收到請求信號引腳收到請求信號

13、CPU再通過再通過數據線讀取數據線讀取8位數據位數據(查詢字查詢字)，啟動查詢程，啟動查詢程序，序，從從D7開始開始依次查詢各個位的狀態，決定先響應哪一個依次查詢各個位的狀態，決定先響應哪一個中斷請求中斷請求(或決定是否需要中斷嵌套或決定是否需要中斷嵌套) 未被響應的較低級中斷將連同新產生的中斷一起，未被響應的較低級中斷將連同新產生的中斷一起，繼繼續向續向CPU的的INTR請求請求 IN AL,PORT_R ；從端口讀取；從端口讀取“查詢字查詢字” TEST AL， 80H ；測試；測試AL的最高位的最高位 JNZ D7SEV ；轉向；轉向D7的服務程序標號的服務程序標號 TEST AL,40

14、H ；測試；測試AL的次高位的次高位 JNZ D6SEV ；轉向；轉向D6的服務程序標號的服務程序標號 TEST AL，01H JNZ D0SEV ；轉向；轉向D0的服務程序標號的服務程序標號 D7SEV： ； D7的服務程序標號的服務程序標號 軟件方式確定優先權軟件方式確定優先權優先級判別方法優先級判別方法 硬件查詢方式硬件查詢方式 中斷向量方式中斷向量方式 中斷控制器（中斷控制器（8259A控制器）控制器）中斷屏蔽中斷屏蔽中斷的屏蔽一般分為兩級實現；中斷的屏蔽一般分為兩級實現；CPU內部的中斷屏蔽內部的中斷屏蔽 處理器將根據處理器將根據IF標志位，確定標志位，確定外部可屏蔽中斷請求外部可屏

15、蔽中斷請求INTR是是否被允許進入系統否被允許進入系統中斷控制器中斷屏蔽中斷控制器中斷屏蔽 中斷控制器包括一個中斷屏蔽中斷控制器包括一個中斷屏蔽寄存器，為每一個中斷源設置寄存器，為每一個中斷源設置一個中斷屏蔽位，開放或關閉一個中斷屏蔽位，開放或關閉某個具體的外部中斷源的請求某個具體的外部中斷源的請求中斷嵌套中斷嵌套CPU同時接收到多個中斷請求時，總是首先響應優先級最高的中斷請求同時接收到多個中斷請求時，總是首先響應優先級最高的中斷請求對于正在被響應的中斷服務，可以被另一個優先級更高對于正在被響應的中斷服務，可以被另一個優先級更高(特殊情況下特殊情況下可以是同級別可以是同級別)的中斷所中斷，而的

16、中斷所中斷，而暫停當前正在執行的中斷服務程序暫停當前正在執行的中斷服務程序，轉而去轉而去響應級別更高的中斷請求響應級別更高的中斷請求，等更高級別的中斷服務處理完畢，等更高級別的中斷服務處理完畢，再再返回到被中斷了的中斷服務程序返回到被中斷了的中斷服務程序繼續執行；這個過程稱為中斷嵌套繼續執行；這個過程稱為中斷嵌套7.2 8086/8088中斷系統中斷系統 本節主要內容本節主要內容 8086/8088中斷指令中斷指令 8086/8088中斷分類碼中斷分類碼 8086/8088中斷向量表中斷向量表 8086/8088中斷處理過程中斷處理過程8086/8088中斷指令中斷指令 8086/8088 C

17、PU提供以下中斷操作指令提供以下中斷操作指令 CLI ：關閉：關閉CPU中斷中斷(將標志寄存器將標志寄存器FLAGS的的IF位置位置0) STI ：開啟：開啟CPU中斷中斷(將標志寄存器將標志寄存器FLAGS的的IF位置位置1) INT n ：軟中斷指令：產生一個軟中斷軟中斷指令：產生一個軟中斷 INTO ：溢出中斷指令：測試運算結果是否溢出，并溢出中斷指令：測試運算結果是否溢出，并處理處理溢出問題溢出問題 IRET ：中斷服務程序返回指令：結束中斷服務程序，然：中斷服務程序返回指令：結束中斷服務程序，然后返回中斷現場；必須出現在中斷服務程序的最后后返回中斷現場；必須出現在中斷服務程序的最后I

18、NT和和IRET中斷指令中斷指令IPLIPHCSLCSHFLAGLFLAGHSPIPLIPHCSLCSHFLAGLFLAGHSPIPCSFLAG中斷指令的執行過程中涉及的堆棧操作中斷指令的執行過程中涉及的堆棧操作中斷響應中斷響應 INT中斷返回中斷返回 IRET中斷服務入口地址送入中斷服務入口地址送入CS和和IP，轉去執行中斷服務程序，轉去執行中斷服務程序IPCSFLAG所有的中斷服務程序都必須通過所有的中斷服務程序都必須通過IRET返回到斷點返回到斷點INTO指令指令 溢出中斷溢出中斷INTO INTO指令首先檢查溢出標志指令首先檢查溢出標志OF位位 如果如果OF=1，則啟動一個中斷號為，則

19、啟動一個中斷號為4的中斷過程的中斷過程 如果如果OF=0，不做任何操作，不做任何操作 INTO指令一般安排在有符號數算術運算指令后面，指令一般安排在有符號數算術運算指令后面，用于進行運算結果的溢出檢查用于進行運算結果的溢出檢查 IMUL BX ;乘法指令乘法指令 INTO ;若溢出，則啟動中斷服務處理若溢出，則啟動中斷服務處理 MOV RESULT,AX MOV RESULT+2,DX8086/8088中斷類型碼中斷類型碼 8086/8088的中斷系統最多可以處理的中斷系統最多可以處理256種不同類型的中種不同類型的中斷斷 對于每個中斷，都分配一個中斷類型的編碼，以示區別對于每個中斷，都分配一

20、個中斷類型的編碼，以示區別 類型編碼（也稱中斷號）為類型編碼（也稱中斷號）為 0-255 特別提示特別提示專用中斷：專用中斷：類型號類型號04 是專用中斷，不允許做任何修改是專用中斷，不允許做任何修改保留中斷：保留中斷：類型號為類型號為531(05H1FH)是系統保留中斷；一般不允是系統保留中斷；一般不允許用戶改做它用許用戶改做它用(如：打印屏幕如：打印屏幕(5)、定時器、定時器(8)、鍵盤輸入、鍵盤輸入(9)等等 )用戶中斷用戶中斷：類型號為：類型號為32255(20H0FFH)為用戶自定義中斷為用戶自定義中斷類型碼為類型碼為2中斷管理器中斷管理器8259A類型碼為類型碼為0類型碼為類型碼為

21、1類型碼為類型碼為3類型碼為類型碼為48088/8086的中斷類型的中斷類型由指令由指令 INT 3 產生；程序調試產生；程序調試手段；斷點中斷與單步中斷不同手段；斷點中斷與單步中斷不同在于：單步中斷每執行一條指令在于：單步中斷每執行一條指令中斷一次；斷點中斷是程序運行中斷一次；斷點中斷是程序運行到預先設置的斷點處，中斷一次；到預先設置的斷點處，中斷一次；設置斷點就是在此處設置一個設置斷點就是在此處設置一個 INT 3 指令指令CPU在執行除法指令時，若發現除在執行除法指令時，若發現除數為數為0或商超過了寄存器所能表達或商超過了寄存器所能表達的范圍，就立即產生了一個類型為的范圍，就立即產生了一

22、個類型為0的中斷的中斷;CPU不需要執行任何指令，不需要執行任何指令，自動地響應該中斷，轉去執行自動地響應該中斷，轉去執行“除除法錯誤中斷服務處理程序法錯誤中斷服務處理程序”由由CPU對狀態標志寄存器中對狀態標志寄存器中的單步標志的單步標志TF的測試的測試(TF1),而自動產生而自動產生此時，每執行一條指令，就此時，每執行一條指令，就會產生一個中斷；一般用在會產生一個中斷；一般用在調試程序中調試程序中由指令由指令INTO產生產生當當OF1時，執行時，執行 INTO 就會進就會進入類型碼為入類型碼為4的中斷；其中斷服的中斷；其中斷服務程序一定是處理運算過程中的務程序一定是處理運算過程中的溢出錯誤

23、溢出錯誤 中斷向量即中斷服務程序的中斷向量即中斷服務程序的入口地址（首地址）入口地址（首地址） 它應該包含段基地址和偏移地址它應該包含段基地址和偏移地址兩個部分兩個部分 將將占用占用4個字節個字節；低地址存放中斷服務程序的；低地址存放中斷服務程序的入口偏移地址，高地址存放其段基地址入口偏移地址，高地址存放其段基地址中斷向量中斷向量8086/8088微處理器規定微處理器規定：從物理地址：從物理地址00000H開始，依次開始，依次存放中斷向量，形成一個特殊的中斷服務程序入口地址的存放中斷向量，形成一個特殊的中斷服務程序入口地址的存儲區域，稱為存儲區域，稱為中斷向量表中斷向量表在該表中，各中斷向量的

24、存放順序在該表中，各中斷向量的存放順序按中斷類型碼排列按中斷類型碼排列；并；并約定從約定從 0000H：0000H 開始存放開始存放256個不同類型的中斷向量將占用個不同類型的中斷向量將占用1KB區域；故中斷向量區域；故中斷向量表建立在內存空間中最低表建立在內存空間中最低1K地址，地址從地址，地址從00000003FFH8086/8088中斷向量表中斷向量表中中斷斷向向量量表表示示意意 0000:0000H0000:0001H0000:0002H0000:0003H0000:0004H0000:0007H0000:03FFH0000:0008H0000:03FCH256*4=1KB類型碼為類型

25、碼為0類型碼為類型碼為1類型碼為類型碼為255 中斷向量中斷向量在中斷向量表中的在中斷向量表中的存放存放(首首)地址地址稱為中斷向量地址指針稱為中斷向量地址指針 中斷向量指針由中斷向量指針由CPU采用采用“中斷類型中斷類型碼乘以碼乘以4”的方式確定并管理的方式確定并管理 中斷類型碼中斷類型碼聯系著中斷向量和中斷向聯系著中斷向量和中斷向量地址指針量地址指針中斷向量地址指針中斷向量地址指針00H40H00H 8AH0080H0081H0082H0083H此例中的所存數據是類此例中的所存數據是類型碼為型碼為32(20H)的中斷的中斷服務程序的入口地址服務程序的入口地址 例如：例如：對于中斷類型碼為對

26、于中斷類型碼為24H的中斷源的中斷源 其中斷向量地址指針為其中斷向量地址指針為 24H 40090H 在在0000：0090H開始的開始的4個單元中，依次存放該中個單元中，依次存放該中斷源的中斷服務程序的人口地址斷源的中斷服務程序的人口地址IP和和CS若若00090H00093H中的內容分別是中的內容分別是00H、46H、A4H、3BH，則該中斷源的中斷服務程序入口地址為，則該中斷源的中斷服務程序入口地址為 3BA4H：4600H中斷向量相關概念例中斷向量相關概念例同樣：同樣：若中斷類型碼若中斷類型碼42H的中斷向量為的中斷向量為 5678H：1234H則中斷向量表中則中斷向量表中,在在001

27、08H0010BH這這4個單元內一定個單元內一定是依次存放著是依次存放著 34H、12H、78H、56H中斷向量相關概念例中斷向量相關概念例 為為中斷服務程序安排了存儲空間后，還須按照其中斷類型碼，中斷服務程序安排了存儲空間后，還須按照其中斷類型碼，確定中斷向量指針，將它的入口地址確定中斷向量指針，將它的入口地址置入置入中斷向量表中；稱為中斷向量表中；稱為中斷向量表的設置中斷向量表的設置 當中斷到來時，當中斷到來時，CPU就會根據其中斷類型碼，確定中斷向量就會根據其中斷類型碼，確定中斷向量地址指針，然后到中斷向量表中，取出中斷向量，形成入口地地址指針，然后到中斷向量表中，取出中斷向量，形成入口

28、地址址IP和和CS，轉入中斷服務程序，轉入中斷服務程序 系統提供的中斷服務程序的設置由系統自動完成；程序員自系統提供的中斷服務程序的設置由系統自動完成；程序員自定義的中斷服務程序的中斷向量應由程序員設置定義的中斷服務程序的中斷向量應由程序員設置設置中斷向量表設置中斷向量表中斷向量表設置方法中斷向量表設置方法 中斷向量表的設置方法中斷向量表的設置方法 用傳送指令直接設置用傳送指令直接設置 調用調用DOS的系統功能的系統功能,并使用軟中斷指令并使用軟中斷指令INT 2lH 設置設置 例：假設某中斷服務程序的入口地址為例：假設某中斷服務程序的入口地址為INTSUB，中斷類型碼為，中斷類型碼為70H；

29、試用；試用傳送指令傳送指令設設置中斷向量表置中斷向量表設置中斷向量表例設置中斷向量表例o XOR AX，AXMOV ES，AX ;設置段寄存器為設置段寄存器為0000HMOV BX，70H*4 ;確定中斷向量指針確定中斷向量指針MOV AX，OFFSET INTSUB ;取偏移地址取偏移地址MOV ES：BX，AXMOV AX，SEG INTSUB ;取段基址取段基址MOV ES：BX2，AX把本段裝到指定的把本段裝到指定的16位的段基址上位的段基址上VECDATA SEGMENT AT 0000H ；設置該段段基址的定位方式；設置該段段基址的定位方式 ORG 70H*4 ；對應類型碼；對應類型碼70H LOCA70 DW 2 DUP (?)VECDA