8259A工作原理描述(转载)

8259A工作原理描述
 
首先,一个外部中断请求信号通过中断请求线 IRQ ,传输到 IMR (中断屏蔽寄存器) IMR 根据所设定的中断屏蔽字( OCW1 ),决定是将其丢弃还是接受。如果可以接受,则 8259A IRR (中断请求暂存寄存器) 中代表此 IRQ 的位置位,以表示此 IRQ 有中断请求信号,并同时向 CPU INTR (中断请求) 管脚发送一个信号,但 CPU 这时可能正在执行一条指令,因此 CPU 不会立即响应,而当这 CPU 正忙着执行某条指令时,还有可能有其余的 IRQ 线送来中断请求,这些请求都会接受 IMR 的挑选,如果没有被屏蔽,那么这些请求也会被放到 IRR 中,也即 IRR 中代表它们的 IRQ 的相应位会被置 1
CPU 执行完一条指令时后,会检查一下 INTR 管脚是否有信号,如果发现有信号,就会转到中断服务,此时, CPU 会立即向 8259A 芯片的 INTA (中断应答) 管脚发送一个信号。当芯片收到此信号后,判优部件开始工作,它在 IRR 中,挑选优先级最高的中断,将中断请求送到 ISR (中断服务寄存器) ,也即将 ISR 中代表此 IRQ 的位置位,并将 IRR 中相应位置零,表明此中断正在接受 CPU 的处理。同时,将它的编号写入中断向量寄存器 IVR 的低三位( IVR 正是由 ICW2 所指定的,不知你是否还记得 ICW2 的最低三位在指定时都是 0 ,而在这里,它们被利用了!)这时, CPU 还会送来第二个 INTA 信号,当收到此信号后,芯片将 IVR 中的内容,也就是此中断的中断号送上通向 CPU 的数据线。
这个内容看起来仿佛十分复杂,但如果我们用一个很简单的比喻来解释就好理解了。 CPU 就相当于一个公司的老总,而 8259A 芯片就相当于这个老总的秘书,现在有很多人想见老总,但老总正在打电话,于是交由秘书先行接待。每个想见老总的人都需要把自己的名片交给秘书,秘书首先看看名片,有没有老总明确表示不愿见到的人,如果没有就把它放到一个盒子里面,这时老总的电话还没打完,但不停的有人递上名片求见老总,秘书就把符合要求的名片全放在盒子里了。 这时,老总打完电话了,探出头来问秘书:有人想见我吗?这时,秘书就从盒子里挑选一个级别最高的,并把他的名片交给老总。
这里需要理解的是中断屏蔽与优先级判定并不是一回事,如果被屏蔽了,那么参加判定的机会也都没了。在默认情况下, IRQ0 的优先级最高, IRQ7 最低。当然我们可以更改这个设定,这样在下面有详细描述。
言归正传,当芯片把中断号送上通往 CPU 的数据线后,就会检测 ICW4 中的 EOI 是否被置位。如果 EOI 被置位表示需要自动清除中断请求信号,则芯片会自动将 ISR 中的相应位清零。如果 EOI 没有被置位,则需要中断处理程序向芯片发送 EOI 消息 ,芯片收到 EOI 消息后才会将 ISR 中的相应位清零。
这里的机关存在于这样一个地方。优先权判定是存在于 8259A 芯片中的,假如 CPU 正在处理 IRQ1 线来的中断,这时 ISR IRQ1 所对应的位是置 1 的。这时来了一个 IRQ2 的中断请求, 8259A 会将其同 ISR 中的位进行比较,发现比它高的 IRQ1 所对应的位被置位,于是 8259A 会很遗憾的告诉 IRQ2 :你先在 IRR 中等等。而如果这时来的是 IRQ0 ,芯片会马上让其进入 ISR ,即将 ISR 中的 IRQ0 所对应的位置位,并向 CPU 发送中断请求。这时由于 IRQ1 还在被 CPU 处理,所以 ISR IRQ1 的位也还是被置位的,但由于 IRQ0 的优先级高,所以 IRQ0 的位也会被置位,并向 CPU 发送新的中断请求。此时 ISR IRQ0 IRQ1 的位都是被置位的,这种情况在多重中断时常常发生,非常正常。
如果 EOI 被设为自动的,那么 ISR 中的位总是被清零的(在 EOI 被置位的情况下, 8259A 只要向 CPU 发送了中断号就会将 ISR 中的相应位清零),也就是如果有中断来,芯片就会马上再向 CPU 发出中断请求,即使 CPU 正在处理 IRQ0 的中断, CPU 并不知道谁的优先级高,它只会简单的响应 8259A 送来的中断,因此,这种情况下低优先级的中断就可能会中断高优先级的中断服务程序。所以在 PC 中,我们总是将 EOI 位清零,而在中断服务程序结束的时候才发送 EOI 消息。

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