文档介绍：第7章中断和DMA
计算机在运行过程中往往会遇到一些不可预料的事情:如电源电压波动过大,CPU温度过高,除数为零等,这些事件都是随机的。为了保证系统安全稳定可靠,计算机必须具有处理这些随机事件的功能。这个功能就是中断来承担的。
在进行大批量数据传输时,由于采用中断方式CPU要在主程序与中断服务程序之间进行频繁的切换,效率不高,所以采用DMA方式。
本章主要讨论以下问题:
①中断的概念;
②中断处理的一般过程;
③中断控制器8259的作用及使用;
④中断例程(包括中断申请、中断判优、中断响应、中断处理、中断返回等)。
⑤DMA数据传输方式及DMA控制器
计算机与外设之间一般采用五种数据传输方式:直接程序传输方式;中断方式;DMA数据传输方式;通道控制传输方式;外围处理机控制传输方式。
:所谓中断是指CPU在执行程序过程中,如果因出现某种随机事件而收到中断请求,暂时中断现行程序的执行,而转去执行一段中断服务程序,并在执行完中断服务程序后自动地返回到原来的程序继续执行的过程。
2与中断有关的几个名词解释:
①中断源:中断源是引起中断的事件及发出中断请求的来源。
②断点:断点是被中断打断点的CPU正在运行程序地址(严格讲应该为正在执行指令的下一条指令的地址)。
③中断入口:中断入口是中断服务程序第一条指令所在的存储器单元地址。
中断申请可以来源于外部设备,也可以来源于处理机内部。根据中断源与CPU之间的关系,中断可以分外部中断和内部中断两大类。
由系统配置的外部设备引起的中断。由于中断源来自CPU以外,所以称外部中断(简称外中断)。
CPU为了能检测到外部中断源发出的中断请求,通常通过引脚来接收外部中断请求信号。Intel系列CPU提供两个中断申请引脚:INTR(可屏蔽中断申请引脚)和NMI(不可屏蔽中断申请引脚)。
以及一个中断响应引脚INTA。
对于可屏蔽中断,申请能否获得响应,由CPU内部标志寄存器的标志位IF的状态决定。程序员可以通过指令STI(置位IF=1)和CLI(复位IF=0)来开放中断(IF= 1允许中断)或屏蔽中断( IF= 0)。
不可屏蔽中断申请总是可以获得中断响应的。
(执行中断指令陷阱)
内部中断是在执行中断指令INT n时产生的,一般称软件中断,是可编程的。或程序执行时产生异常。
处理器执行的中断指令包括INT n、INTO、INT3和BOUND将引起中断。
处理器在执行指令过程中,因检测不到正常情况就会产生异常。异常分三类
①故障:是一种能够被纠正的异常,在一条指令执行前或执行过程报告。一旦异常处理完毕,被中断的指令将被程序启动。
②陷阱:是在陷阱指令执行后产生的,异常处理后,继续执行下一条指令。
③中止:中止用于报告严重错误,如硬件故障、非法表格等,因此不允许重新启动执行失败的程序。
如果有多个中断或异常同时申请中断,CPU应该先处理谁?
解决方法是系统为每一个中断设置一个中断优先级,优先级高的中断优先获得CPU的服务。
在硬件上设置中断判优电路,对所有的中断申请进行排队判优,选出优先级高的中断源。
Intel CPU只有一个中断申请引脚INTR接收中断申请,所以当系统中有多个外部中断源要申请中断时,必须对所有的中断申请进行排队判优,选出优先级高的中断源。
实现排队判优的电路有多种。
⑴中断优先级编码电路
⑵链式优先级排队电路