中断源及外部可屏蔽中断的控制逻辑

        图5．22所示是Pc／AT机中断源总的示意图。从中断源来自CPU外部还是内部，可分成外部中断和内部中断两大类。外部中断从两根请求线引入CPU，通过NMI引入的是非屏蔽中断请求，从INTR引入的是可屏蔽中断请求。在PC／AT机中，可屏蔽中断源都是一些“设备”，它们的中断请求由两片8259A级联系统来控制，如图5．23所示。
  在Pc／AT机中，主8259A占用端口地址20H和21H，从8259A占用端口地址AOH和 AlH。
  在与Pc／AT兼容的高档微机中，采用了图5．23所示的逻辑(集成到多功能接口芯片或控制芯片组中芯片)，在中断控制中仍使用上面4个端口地址。
  1．外部中断源
  (1)非屏蔽中断


     在Pc／AT机中，存储器奇偶校验错等致命错误是非屏蔽中断源。电源掉电并未列入其中，因为电源掉电的处理需要借助于不间断电源(uPS)功能块，以保证中断服务期间的供电。在响应非屏蔽中断请求时，CPU自动形成中断类型号2。
  (2)可屏蔽中断
  在PC／AT机中，可屏蔽中断从主板或系统总线(ISA总线)插槽引人，其中断源的设置见表5．2。其中一些中断源并未列出，是为用户所保留的。一般机器只配一台打印机，使用并行口l，所以并行口2一般不用，IRQ 5可由用户使用。IRQ9标注有“改向”，这是为了保持与PC／XT机的兼容。在PC／xT机中仅用了一片8259A，PC／AT机中的主8259A就是与它对应的。在Pc／AT机中主片的IRQ2用于级联，原来在PC／xT机中接到IRQ2上的设备，在机器更新时，可接到PC／AT机的IRQ9。如该设备产生中断请求，中断类型号为7lH的中断服务程序(对应IRQ9)将自动转移到中断类型号为0AH的中断服务程序(对应IRQ2)。这样，原先在PC／XT机上使用IRQ2的程序不必修改，在PC／AT机上照样可以运行。对于外部可屏蔽
中断，在中断响应时，要经过两个中断响应周期，由8259A产生相应的中断类型号。


     2．内部中断源
    在CPU执行程序时，遇到一些特定的情况也会引起中断，这些情况(或叫事件)统称为内部中断源。内部中断源有以下四种：
    1)除法错中断
    当进行除法运算时，发现除数为O或商超过了寄存器所能表示的范围，CPU自动产生中断类型号为0的中断。
    2)溢出中断
    在运算的过程中，如果运算的结果超出了相应数据的表示范围，就会产生溢出。在出现溢出时，并不立即引起中断，而是置位标志寄存器的溢出标志OF。当CPU执行溢出中断指令INTO时，发现OF被置位，才产生中断类型号为4的中断。因此，如果觉得本次运算有可能溢出，应在它的后面安排一条INTO指令。在执行INTO指令时，如果OF没有被置位，则不进行任何操作。
    3)单步中断
    单步运行是调试程序的一种常用方式。要单步运行，需要将标志寄存器中的单步标志TF置1。在TF为1的情况下，CPU在每条指令执行后产生类型号为1的中断。在单步中断服务程序中显示一些内部寄存器的值和一些附带信息，供程序员观察和分析指令的执行结果。注意，在单步中断服务程序中执行时并不是单步方式(也不应该是单步方式)。这是因为在所有类型的中断处理过程中，CPU都是先把标志寄存器的内容自动压入堆栈，然后清除TF和IF。因此，CPU在进入单步中断服务程序时，它就不再处于单步方式了，而是按正常的方式执行中断服务程序，只有当单步中断服务程序结束时，从堆栈中弹出原来的标志后才使CPU又回到单步方式。
    4)软中断(又称软件中断，或指令中断)
    CPU在执行中断指令INT n时，产生一个类型为n的中断，这就是前面所说的用软件方法引起中断。
    需要特别提一下类型为3的中断指令(INT 3)，类型3为断点中断。这里所说的断点，是指在程序执行过程中人为设置的，实际上是一条INT 3指令。执行到该指令时，转入类型3的中断服务程序，在该服务程序中显示寄存器的内容和部分内存单元的内容。这样，程序员就可确定到断点之前的一段程序是否正确，是否需要修改。在程序中设置断点也是常用的程序调试方法，而调试程序DEBUG(用于调试汇编语言程序)和一般的高级语言开发平台都提供设置断点的手段(程序员不必亲自在程序中加入INT3指令)。需要指出的是，系统并未提供断点中断服务程序，通常由调试程序DEBUG和高级语言开发平台来提供。
    INT n执行时，标志寄存器的内容被压入堆栈，然后IF和TF被复位，接着，CS和IP的内容也被压入堆栈，堆栈指针减6，由中断类型号乘以4得到存放中断向量的起始地址，并将中断向量的低位字和高位字送到IP和cs中。这样下一条要执行的指令就是中断服务程序的第一条指令。
  3．各类中断的优先级别
  在Pc／AT机中，各类中断的优先级见表5．3，其中内部中断的优先级别最高(单步中断除外)，其次是不可屏蔽中断，单步中断的优先级别最低。