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中断的基本概念
8086/8088的中断系统
可编程中断控制器8259A
8259A在微机系统中的应用
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第一节中断的基本概念
一CPU与外设之间的数据传送控制方式(即I/O控制方式),通常有以下三种:
程序控制方式
中断方式
DMA方式(DirectMemoryAccess)
程序控制方式:是在CPU的控制下,通过执行程序指令进行的数据传送方式。又分为“无条件传送”和“程序查询传送”两种方式。
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程序控制方式
无条件传送方式:是在假定外围设备(PeripheralDevice)已经准备好的情况下,直接利用输入/输出指令(IN指令,OUT指令)与外围设备传送数据,而不去检测外设的工作状态。
优点:控制程序简单
缺点:数据传送不可靠
程序查询方式(也称“条件传送”方式)
主要特点:CPU通过执行程序不断读取并检测外设的状态,只有在外设确实已准备就绪的情况下,才进行数据传送;否则,还要继续不断地查询外设的状态。
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程序控制方式
查询式输入、输出程序流程图
读取状态信息
准备好?
输入数据
是
否
读取状态信息
忙?
输出数据
否
是
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程序控制方式
程序查询传送方式比无条件传送方式要准确可靠,但在此种方式下,CPU要不断查询外设的状态,占用了大量CPU时间,而真正用于数据传送的时间却很少,即CPU的工作效率很低;另外,采用这种方式,也很难满足实时系统对I/O处理的要求。因此,出现了中断控制方式。
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二中断方式
中断定义:在程序运行中,出现了某种紧急事件,CPU必须中止现行程序,转去处理此紧急事件(执行中断服务程序),并在处理完毕后再返回运行程序的过程。
中断的全过程及有关概念:
一个完整的中断过程包括:
中断请求;
中断判优;
中断响应;
中断处理;
中断返回.
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二中断方式
中断请求是指中断源(引起中断的事件或设备)向CPU发出的请求中断的要求;
中断判优当有多个中断源发出中断请求时,需要通过适当的办法(软件的;硬件的;软、硬件结合的)决定究竟先处理哪个中断请求,这就是“中断判优”;
中断响应是指CPU中止现行程序转至中断服务程序的过程;
中断处理就是指CPU执行中断服务程序;
执行完中断服务程序后,返回到原先被中断的程序称为“中断返回”。
为了能正确返回到原来程序被中断的地方(也称断点-即主程序中当前指令下面一条指令的地址),在中断服务程序的最后应专门放置一条中断返回指令。
另外,为了使主程序在返回后仍能从断点处继续执行,还需要在中断服务程序的开头-保护现场(通过PUSH指令实现),在中断服务程序的末尾-恢复现场(通过POP指令实现)。
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三中断响应和处理过程
对于不同的中断类型(如可屏蔽中断、不可屏蔽中断;外部中断、内部中断…),处理器(CPU)进行响应和处理的具体过程并不完全相同;另外,就是对同一种中断类型(如可屏蔽中断),不同的处理器(如Z80,80X86)进行响应和处理的过程也不尽相同。
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三中断响应和处理过程
中断一般由硬件(处理器内部)和软件(由程序设计者编写的中断服务程序)共同完成,即整个中断响应和处理过程是由CPU内部的有关硬件和中断处理软件密切配合完成的。
针对一个具体的系统(机型),中断服务程序设计者应该清楚在中断响应时,“硬件”完成了哪些操作(如FR是否已被压入堆栈),还需要“软件”(中断服务程序)完成哪些操作。
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四中断优先级和中断嵌套
(Priority)的解决方法
系统中多个中断请求可能同时出现,CPU只能按一定的次序(优先级策略)予以响应和处理,这个响应的次序称为中断优先级。一般的方法有:
软件查询法(需要少量硬件)
菊花链(daisychain)优先级排队电路
可编程中断控制器(如8259)
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