第三节中断方式及接口 5.3.1中断基本概念 1.定义 CPU暂时中止现行程序的执行,转去执行为某 个随机事态服务的中断处理程序。处理完毕后自 动恢复原程序的执行。 2.实质与特点 (1)实质 方法:保存断点,保护现场; 程序切换 恢复现场,返回断点。 时间:一条指令结束时切换。 保证程序的完整性
第三节 中断方式及接口 5.3.1 中断基本概念 1.定义 CPU暂时中止现行程序的执行，转去执行为某 个随机事态服务的中断处理程序。处理完毕后自 动恢复原程序的执行。 2.实质与特点 （1）实质 程序切换 方法：保存断点，保护现场； 恢复现场，返回断点。 时间：一条指令结束时切换。 保证程序的完整性
(2)特点 随机发生的事态(按键、故障) 随机性{有意调用随机请求与处理的事态(调用打印机) 随机插入的事态(软中断指令插入程序任何位置) 注意中断与转子的区别。 3中断分类 (1)硬件中断与软中断 由软中断指令引发中断 由硬件请求信号引发中断 (2)内中断与外中断 中断源来自主机内部中断源来自主机外部 (3)可屏蔽中断与非屏蔽中断 可通过屏蔽字屏蔽该 该类请求与屏蔽字无 类请求;关中断时不 关;请求的响应与开/ 响应该类请求。 关中断无关
（2）特点 随机性 随机发生的事态 注意中断与转子的区别。 由硬件请求信号引发中断 （按键、故障） 有意调用,随机请求与处理的事态（调用打印机） 随机插入的事态（软中断指令插入程序任何位置） 3.中断分类 （1）硬件中断与软中断 由软中断指令引发中断 （2）内中断与外中断 中断源来自主机内部 中断源来自主机外部 （3）可屏蔽中断与非屏蔽中断 可通过屏蔽字屏蔽该 类请求；关中断时不 响应该类请求。 该类请求与屏蔽字无 关；请求的响应与开/ 关中断无关
(4)向量中断与非向量中断 由软件提供服务程序 由硬件提供服务程序入囗地址入口地址 4.中断典型应用 (1)管理中、低速/0操作 (2)处理故障 (3)实时处理 某事件出现的实际时间内及时处理,不是批量处理。 利用时钟中断定时采集参数,检测,调节。 (4)人机对话 (5)多机通信 5中断系统的组成 中断系统的硬、软界面 (1)软件:服务程序、中断向量表 (2)硬件接口方面:请求、传递、判优逻辑 CPU方面:响应逻辑
由硬件提供服务程序入口地址 4.中断典型应用 （4）向量中断与非向量中断 （1）管理中、低速I/O操作 某事件出现的实际时间内及时处理，不是批量处理。 （2）处理故障 服务程序、中断向量表 由软件提供服务程序 入口地址 （3）实时处理 （4）人机对话 利用时钟中断定时采集参数，检测，调节。 （5）多机通信 5.中断系统的组成 （1）软件： 中断系统的硬、软界面 （2）硬件 接口方面：请求、传递、判优逻辑 CPU方面：响应逻辑
5.3.2中断全过程(外中断) 1.中断请求的提出与传递 (1)如何产生中断请求? 外设工作完成:“完成”标志为1 CPU允许请求:“屏蔽”标志为0 先“屏蔽”,后请 先请求,后“屏蔽” 求 有效请求 有效请求 请求触发器 请求 屏蔽 请求触发器 完成T屏蔽P 完成 CP (2)如何传送中断请求? 1)使用单独请求线 2)使用公共请求线 请求 公共请求 cPU请求 CPU vO 1O 1O
1.中断请求的提出与传递 （1）如何产生中断请求？ “完成”标志为1 1）使用单独请求线 外设工作完成： 5.3.2 中断全过程（外中断） CPU允许请求： “屏蔽”标志为0 先“屏蔽”，后请 求 先请求，后“屏蔽” 完成 请求触发器 屏蔽 CP 有效请求 完成 请求触发器 屏蔽 CP 请求 有效请求 （2）如何传送中断请求？ CPU 请求 请求 I/O I/O 2）使用公共请求线 CPU 公共请求 I/O I/O
2中断判优 (1)优先顺序故障、DMA、外中断(输入、输出) (2)CPU现行程序与外设请求的判优 1)CPU设置允许中断标志1,开中断 =0,关中断(模型机采用) 2)CPU设置程序状态字的优先级字段 为现行程序赋予优先级∫<外设请求优先级,响应 ≥外设请求优先级,不响应 (3)各外设请求的判优 1)软件判优 由程序查询顺序确定优先级。可灵活修改优先级。 2)硬件判优 例.中断控制器判优 中断控制器(如8259)集中解决请求信号的接收、屏蔽、判 优、编码等问题
2.中断判优 （1）优先顺序 故障、DMA、外中断 （2）CPU现行程序与外设请求的判优 为现行程序赋予优先级 1）CPU设置允许中断标志 （输入、输出） =1，开中断 1）软件判优 由程序查询顺序确定优先级。 ＜外设请求优先级， 例.中断控制器判优 响应 =0，关中断 2）CPU设置程序状态字的优先级字段 ≥外设请求优先级，不响应 （3）各外设请求的判优 可灵活修改优先级。 2）硬件判优 中断控制器(如8259)集中解决请求信号的接收、屏蔽、判 优、编码等问题。 （模型机采用）
D7~D0 中断号寄存器」 INT 优先级高 优 IRQO INTA 先 07 0 RR:0001010000010100 中断服务寄存器 级裁决器 中断请求寄存器 MR:0000010000000000 IRQ7 SR:0000100000001000 优先级低 不发|NT发INT 中断屏蔽寄存器 8259 中断请求→8259(未屏蔽的请求判优,生成相应中断号) 公共请求|NT→→cPU 中断源的序号 (PU响应后,取回中断号,转入相应服务程序。) 3中断响应 (1)响应条件
中断请求 8259 8259 D7～D0 中断屏蔽寄存器 中断号寄存器 中 断 请 求 寄 存 器 中 断 服 务 寄 存 器 优 先 级 裁 决 器 INT INTA IRQ0 IRQ7 （未屏蔽的请求判优,生成相应中断号） 公共请求INT CPU （CPU响应后，取回中断号，转入相应服务程序。） 3.中断响应 （1）响应条件 中断源的序号 IRR：00010100 7 0 IMR：00000100 ISR：00001000 不发INT 00010100 7 0 00000000 00001000 发INT 优先级高 优先级低
外设有请求,且未被屏蔽;CPU开中断;一条指令(非停机 指令)结束;无故障、DMA等优先级更高的请求。 (2)如何获取中断服务程序的入口地址 1)非向量中断 将服务程序入口组织在查询程序中;PU响应时执行查询 程序,查询中断源,转入相应服务程序。 2)向量中断 将服务程序入口(中断向量)组织在中断向量表中;CPU 响应时由硬件直接产生相应向量地址,按地址查表,取 得服务程序入口,转入相应服务程序。 中断向量:服务程序入口地址、服务程序状态字 中断向量表:存放中断向量的表(一段存储区) 向量地址:访问向量表的地址(指向中断向量的首址) 例1.模型机向量表(从主存2#单元开始安排) M按字编址。一个入口地址16位,占一个编址单元
外设有请求，且未被屏蔽； 1）非向量中断 将服务程序入口组织在查询程序中；CPU响应时执行查询 程序，查询中断源，转入相应服务程序。 （2）如何获取中断服务程序的入口地址 CPU开中断；一条指令(非停机 指令)结束；无故障、DMA等优先级更高的请求。 2）向量中断 将服务程序入口(中断向量)组织在中断向量表中；CPU 响应时由硬件直接产生相应向量地址，按地址查表，取 得服务程序入口，转入相应服务程序。 中断向量：服务程序入口地址、服务程序状态字 中断向量表：存放中断向量的表（一段存储区） 向量地址：访问向量表的地址（指向中断向量的首址） 例1.模型机向量表 M按字编址。一个入口地址16位，占一个编址单元。 （从主存2#单元开始安排）
向量表 向量地址=中断号+22#入口地址00号中断源 (单元地址) 3#入口地址11号中断源 :● 例2. IBM PC向量表 (从主存0#单元开始安排) M按字节编址。一个入口地址32位,占4个编址单元。 向量表 向量地址=中断号×40#入口偏移0}0号中断源 入基址0 4#入口偏移11号中断源 入基址↑
向量地址 例2.IBM PC向量表 M按字节编址。一个入口地址32位，占4个编址单元。 （从主存0#单元开始安排） 2# 向量表 入口地址0 3# 入口地址1 0号中断源 (单元地址) 1号中断源 =中断号+2 0# 向量表 入口偏移0 入口基址0 4# 0号中断源 1号中断源 入口偏移1 入口基址1 向量地址 =中断号×4
(3)响应过程 向量中断方式:(发响应信号NTA,进入中断周期 关中断,保存断点 CPU执行中 断隐指令获得中断号,转换为向量地址 (硬件完成)查向量表 取中断向量,转中断服务程序 4.中断处理 CPU执行中断服务程序。 (1)单级中断:cPU响应后只处理一个中断源的请求,处 理完毕后才能响应新的请求。 (2)多重中断:在某次中断服务过程中,允许响应处理 更高级别的中断请求
向量中断方式： （3）响应过程 发响应信号INTA，进入中断周期 关中断，保存断点 获得中断号，转换为向量地址， 查向量表 取中断向量，转中断服务程序 CPU执行中 断隐指令 （硬件完成） 4.中断处理 CPU执行中断服务程序。 （1）单级中断：CPU响应后只处理一个中断源的请求，处 理完毕后才能响应新的请求。 （2）多重中断：在某次中断服务过程中，允许响应处理 更高级别的中断请求
单级中断流程: 多重中断流程: 保护现场 外中断: 保护现场 数据传送 具体服务处理 送新屏蔽字、开中断 恢复现场 禁止同 具体服务处理 级或更 开中断、返回」低级别 关中断 的请求 开放更恢复现场及原屏蔽字 高级别 的请求 开中断、返回
单级中断流程： 保护现场 具体服务处理 恢复现场 开中断、返回 外中断： 数据传送 禁止同 级或更 低级别 的请求， 开放更 高级别 的请求 多重中断流程： 开中断、返回 保护现场 送新屏蔽字、开中断 具体服务处理 关中断 恢复现场及原屏蔽字