6.2 80x86的中断系统

6.2  80x86的中断系统

8086用8位二进制表示一个中断类型，因此可以有256个不同的中断。这些中断又可以划分为内部中断、不可屏蔽中断、可屏蔽中断3类，如图6-5所示。

图6-5  8086中断结构

8086有两根外部中断请求输入引脚，不可屏蔽中断请求信号通过NMI引脚输入，可屏蔽中断请求信号通过INTR引脚输入。所有的可屏蔽中断源共用一条INTR线，由可编程的中断控制器Intel 8259A统一管理。

8086 CPU规定了各类中断的优先级，最高级为除法出错中断INT 0，然后依次是溢出中断INTO、INT n指令、不可屏蔽中断NMI、可屏蔽中断INTR，单步中断的优先级最低。

6.2.1  内部中断

内部中断是由于执行INT n、INTO等指令，或是由于除法出错，或是进行单步操作而引起的中断。8086 CPU的内部中断有5种类型。

（1）除法出错中断。

在执行DIV（无符号数除法）或IDIV（有符号数除法）指令时，若发现除数为0或商超过寄存器所能表达的范围，8086 CPU立即执行中断类型为0的内部中断。

（2）单步中断。

8086标志寄存器中有一个自陷标志位TF，若TF=1，则CPU每执行完一条指令就引起一个中断类型为1的内部中断。它用于实现单步操作，是一种强有力的调试手段。

（3）断点中断。

指令INT 3产生一个中断类型为3的内部中断，称为断点中断。在程序调试过程中需要跟踪程序走向、了解程序执行过程的中间结果时，可以用INT 3指令临时替换原有的指令，称为设置断点。程序执行到断点处，会因执行INT 3指令进入类型3的中断服务程序，于是，原程序被暂停执行。此时可以读出程序的执行环境（指令地址、寄存器值、变量值等），供程序员调试使用。最后恢复原来的指令，继续执行被调试的程序。

（4）INTO指令。

8086标志寄存器中有一个溢出标志位OF，若前面指令的执行结果使OF=1，则INTO指令引起中断类型码为4的内部中断；否则此指令不起作用，程序顺序执行下一条指令。

（5）INT n指令。

用户可以用INT n指令产生一个中断，n为中断类型码。

6.2.2  外部中断

外部中断分为可屏蔽中断和不可屏蔽中断。

1．可屏蔽中断

INTR上引入的可屏蔽中断受标志寄存器中的中断允许标志位IF控制。IF=0时，CPU不响应INTR的中断请求，IF=1时，CPU响应INTR的中断请求。可以用STI指令使IF=1，称为开中断；用CLI指令使IF=0，称为关中断。

系统复位后，或CPU响应了任何一种中断（内部中断、NMI、INTR）后，都会使IF=0。因此，一般情况下应使用STI指令使IF=1，确保中断开放。

8086的可屏蔽中断源由8259A统一管理，每片8259A可以接受8个外部设备的中断请求。外部设备将中断请求信号送到8259A的输入端，8259A根据屏蔽状态决定是否给8086的INTR端发出信号。8086响应中断请求后给8259A发出信号，8259A利用此信号将中断优先级别最高的中断类型码送给8086。INTR中断的类型码可以是5～255。

2．不可屏蔽中断

NMI接收上升沿触发的中断请求信号，只要输入脉冲有效宽度（高电平有效时间）大于两个时钟周期就能被8086锁存。CPU对NMI中断请求的响应不受中断允许标志位IF控制。不管IF的状态如何，只要NMI信号有效，8086现行指令执行结束，没有DMA请求都会立即响应NMI中断请求。NMI中断类型码固定为2。

6.2.3  中断向量

8088的中断系统能够处理256个不同的中断源，每个中断源都有一个为它服务的中断处理子程序。CPU响应中断后转入中断服务子程序。那么，CPU是如何转入中断服务子程序？其入口地址如何找到？下面将逐一介绍。首先介绍几个概念。

（1）中断类型号：为每个中断源指定的一个8位的编号，以识别不同的中断源，这8位的编号称为中断类型号。

（2）中断向量：每一个中断服务程序的入口地址称为中断向量。

（3）中断向量表：把系统中所有的中断向量集中起来，根据中断类型号从小到大的顺序存放到存储器的某一个区域内，这个存放中断向量的存储区称为中断向量表。在实模式下，中断向量表位于内存的第一个1KB空间。

8088 CPU以存储器的00000H～003FFH共1024个单元作为中断向量的存储区，每个中断向量占用4个存储单元。4个单元中的前两个单元存放中断服务程序的偏移地址，后两个单元存放中断服务程序的段地址。当CPU响应中断时，16位的段内偏移量装入IP，16位的段地址装入CS，从而使CPU转入中断服务程序的执行。

CPU响应中断后，如何从中断向量表中找到该中断服务程序的中断向量呢？它是通过中断类型号×4得到中断向量CS和IP在中断向量表中的首地址。中断类型号和中断向量所在的位置关系如表6-1所示。

表6-1  8088中断向量表

其中，类型号0～4系统已经占用，不允许用户进行任何修改。类型号05H～3FH是系统备用中断，这是Intel公司为软硬件开发保留的中断类型号，一般也是不允许用户改进行其他用途。类型号40H～FFH可供用户使用。