5.程序中斷I/O方式

　　在計算機中專門負責中斷處理的硬件和軟件稱為中斷系統(tǒng)。不同類型的CPU，其中斷系統(tǒng)的機能不同。

　　從主程序轉(zhuǎn)向I/O中斷服務(wù)程序的過程稱為中斷響應(yīng)，I/O中斷響應(yīng)是通過硬件實現(xiàn)的。其任務(wù)是:

　　①保存主程序的返回地址;

　�、谵D(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序的入口地址。中斷服務(wù)程序的任務(wù)是:①保護CPU現(xiàn)場;

　　②開中斷(在響應(yīng)中斷的過程中要關(guān)中斷，以區(qū)分一次響應(yīng)中斷的過程。若在本次處理中斷的過程中允許響應(yīng)更高級別的中斷，則需及時開中斷);③中斷服務(wù)處理;

　�、芑謴椭鞒绦虻腃PU現(xiàn)場;

　�、菰�80X86系統(tǒng)中，要向8259發(fā)EOI(中斷結(jié)束)命令，以便執(zhí)行中斷嵌套功能;⑥返回主程序的斷點處，以便繼續(xù)執(zhí)行主程序。

　　6.80X86的中斷系統(tǒng)

　　80X86CPU設(shè)有256種中斷類型，其中斷類型號為0～255。中斷服務(wù)程序的入口地址集中放在內(nèi)存的中斷向量表中，每個中斷向量(即中斷服務(wù)程序入口地址)要占4字節(jié)，因此，內(nèi)存的中斷向量表共占1KB，分布在內(nèi)存地址區(qū)間0～3FFH中。

　　已知中斷類型號為n，則相應(yīng)的中斷向量地址為4n，在4n和4n+1地址單元中存放該中斷服務(wù)程序入口地址的偏移量，在4n+2和4n+3單元中存放中斷服務(wù)程序入口的段地址。

　　7.8259中斷控制器芯片

　　一片8259可提供8個I/O中斷源，在286以上的PC機中用兩片8259級聯(lián)，可提供15個I/O中斷源。在8259中，用中斷服務(wù)寄存器ISR存放正在服務(wù)的中斷源標志。8259的全嵌套中斷工作方式是允許在中斷服務(wù)程序的執(zhí)行過程中響應(yīng)更高級別中斷請求的方式，它要求中斷服務(wù)程序在中斷返回之前，向8259發(fā)EOI(中斷結(jié)束)命令，以便8259清除ISR寄存器中該中斷源的對應(yīng)位，轉(zhuǎn)去處理級別較低的中斷服務(wù)。

　　8259在其8個中斷源IRQ0～IRQ7中，規(guī)定其優(yōu)先級別是:IRQ0最高，IRQ1次之，……IRQ7最低。

　　通過設(shè)置初始化命令字可以改變中斷源的優(yōu)先級別，甚至可以使優(yōu)先權(quán)在各中斷源之間輪流旋轉(zhuǎn)。

　　8.8259的初始化命令字

　　8259的初始化命令字共有4個，ICW1～ICW4必須按順序?qū)懭搿?259只有2個端口地址，即一個為偶數(shù)的地址和一個為奇數(shù)的地址，ICW1應(yīng)寫入偶地址，ICW2～ICW4均是奇地址。ICW1用于設(shè)置8259的基本工作方式。

　　ICW2用于設(shè)置中斷類型，使中斷源IRQ號與CPU的中斷類型號建立一一對應(yīng)的關(guān)系。ICW3用于設(shè)置8259級聯(lián)的具體方式。

　　ICW4用于設(shè)置中斷結(jié)束方式、緩沖方式、特殊的全嵌套方式等。

　　中斷結(jié)束方式分為自動中斷結(jié)束方式和非自動中斷結(jié)束方式，前者適用于無中斷嵌套的情況，8259中ISR的中斷源標志在CPU響應(yīng)中斷請求后由8259自動清除，在中斷服務(wù)序中無需向8259發(fā)EOI命令;后者適用于中斷嵌套的情況，在中斷服務(wù)程序結(jié)束前，要8259發(fā)EOI命令，以便清除ISR中相應(yīng)的中斷源標志位。在PC機中采用非自動中斷結(jié)束式，即中斷程序在返回主程序之前，必須向8259發(fā)EOI命令。

　　緩沖方式指8259和系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線之間經(jīng)緩沖器相連;非緩沖方式則是直接相連。

　　當8259級聯(lián)工作時，應(yīng)采用特殊的全嵌套方式，允許主片響應(yīng)同級的中斷請求。一8259(主片)的8個IR輸入端最多可經(jīng)8個8259(從片)擴展為64個輸入端。用2片8259則將中斷源輸入端擴展為15個。

　　9.DMA控制器芯片8237

　　8237通過HRQ向80X86CPU的HOLD發(fā)出DMA請求，CPU通過HLDA向8237作出確認，同時CPU將總線控制權(quán)交給8237。

　　在8237中有4個DMA通道，每個通道都可以連接一個獨立的I/O設(shè)備，它們不能同時工作，優(yōu)先順序為通道0～通道3。在每個通道中都有2個端口:一個16位的地址寄存器和一個16位的字節(jié)計數(shù)器，前者用來指示進行DMA數(shù)據(jù)傳輸時在內(nèi)存中的起始地址，后者用來對傳輸?shù)腄MA數(shù)據(jù)字節(jié)進行計數(shù)，以便控制DMA傳送的結(jié)束。因此一片8237共有8個端口。

　　8237可以通過DREQ(連次級的HRQ)和DACK(連次級的HLDA)來實現(xiàn)級聯(lián)，這樣，用5片8237(1個主片，4個從片)就可以使MDA通道數(shù)擴大到16個。10.擴大DMA可尋址的內(nèi)存空間

　　由于8237的地址寄存器為16位，因此可尋址的內(nèi)存空間為64KB，為了擴大DMA可尋址的內(nèi)存空間，可在8237外建立頁面地址寄存器，設(shè)頁面地址寄存器為12位，則DMA總的可尋址空間為216+12=256MB，可滿足現(xiàn)行PC機的要求。

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