[發明專利]可編程中斷控制器

無效

• 申請號: 90108766.1
• 申請日: 1990-10-31
• 公開（公告）號: CN1020813C
• 公開（公告）日: 1993-05-19
• 發明（設計）人: 阿維里·M·賴福德;丹尼斯·L·莫易勒爾;皮特·J·克林姆
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: G06F13/26
• 分類號: G06F13/26
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 杜日新

本發明總的涉及計算機系統的可編程中斷控制器，尤其是具有多個中斷請求輸入、每個輸入可編程為能檢測沿觸發或者電平觸發的中斷請求的中斷控制器。

許多計算機都設計成可以和一個以上的外圍設備接口。計算機系一般都包含中央處理器（CPU），它與包括數據線、地址線和控制線的總線相接。總線與其它計算機系統部件，比如程序存貯器相連，並且也通過適當接口與外圍設備相接。接口也可以包括進行電壓或信號格式轉換的接口裝置，以使計算機系統與接口裝置相兼容。通常需要使用適當的接口連接器。CPU與外圍設備間的通信可以包括檢測或命令信息。準確地說，作為檢測器的外設可以產生表征外圍檢測裝置所檢測參數的數據信號，比如，溫度、電壓或者其它參數。這種數據信號可被變成適當的形式，並被CPU通過讀該接口，提供給CPU關于該被檢測參數的數據。另一情況是，外圍設備可以是控制器。通過向外設控制裝置寫適當命令，CPU可控制外圍控制裝置。然后該外設根據該命令完成適當動作。

在包含多個外設的系統中，CPU與外設間的頻繁或連續通信常常是必須的。保持CPU與外設的聯系可采用各種方案。第一種方案稱為查詢。在查詢方案中，CPU在給定的時間間隔執行查詢程序。通常用硬件定時器使CPU周期性地執行查詢程序。在執行查詢程序期間，CPU讀取關于外設的狀態信息，它指出所檢測參數的狀態是否改變，或者是否需要給外設發送一個命令。根據查詢程序所得到的給定外設的狀態信息，CPU采取適當動作，比如給外設發送命令或者更新貯存在計算機系統存貯器中的該外設的狀態記錄。查詢通常用于與大量外設接口的計算機系統中。但是，查詢的缺點是查詢程序必須要頻繁執行，因而浪費大量CPU處理時間。在大多數情況下，從外設讀出的狀態信息表示不需要采取什么動作。因而，回想起來執行查詢程序所化的時間表明是徒勞的。在包括大量活動或實時應用的計算機系統中，重復執行查詢程序所化的時間會降低處理效率。

作為替代查詢的方法，計算機系統常常用中斷來為外設服務。在中斷系統中，當檢測到要求CPU服務的某種請求時，外設就發出稱為中斷請求的信號。許多CPU的設計都包括有中斷請求輸入線。具有這種中斷請求輸入的CPU在其中斷請求線上檢測到予定電壓的信號時，就執行中斷服務程序。因此，CPU與外設間的接口中應包括檢測該外設的要求服務的狀態的電路，並向CPU發出適當的中斷請求信號。

由于只在需要時才執行中斷服務程序，所以這種中斷驅動的系統具有改善的處理效率。但是，常常要求CPU為多個外設服務。在這類系統中，如收到中斷請求，就會出現怎樣確定需要服務的外設的問題。並且，若幾個外設同時發出了中斷請求信號，就有一個應確實首先給誰服務的方法問題。為了提供這些問題的實際答案，已設計出了可編程控制器並與計算機系統一起使用。典型的中斷控制器具有一個中斷請求輸出，它與CPU的中斷請求輸入相連。中斷控制也有多個中斷請求輸入。每一中斷請求輸入與外設相連。這樣，當外設請求服務時，它產生適當的中斷請求信號被中斷控制器所接收。然后，中斷控制器中斷CPU並使之執行相應的中斷服務程序。

一個熟知的中斷控制器的例子是Intel公司制造的可編程中斷控制器8259A。8259A的設計是要適應以兩種不同的方式支持多個中斷請求輸入的不同類型的微處理器。第一類是Intel????8080/8085微處理器，它通過執行以子程序地址為操作數的調用子程序軟件指令來對中斷請求服務。第二類是Intel????8086微處理器，它利用8位矢量從貯存在一個連續頁面的存貯器的地址表中挑選中斷服務程序的入口地址面對中斷請求服務。根據所用的微處理器的不同，8259A可被編程為得其在響應中斷請求輸入時，它能中斷CPU，並且或者在CPU的系統總線上提供子程序調用指令后面跟以子程序入口地址，或者提供8位中斷矢量。這樣，在任一情況下，8259A都向CPU提供了所要執行的中斷服務程序的有關信息，從而保證CPU能對以適當方式請求中斷的外設進行服務。

8259可以被編程為檢測其中斷請求輸入線上的低到高電壓跳變或高電壓電平的輸入中斷請求信號。換言之，8259A的中斷輸入可被配置成或是沿觸發的，或者是電平觸發的。許多外設被設計成產生低到高電壓跳變形式的沿觸發中斷請求信號。準確地說，沿觸發中斷請求是在給定時間限制內從可識別的低電壓到可識別的高電壓的跳變。但是，用高電壓電平請求服務的外設越來越普遍。因此，人們希望能檢測沿觸發中斷的中斷控制器也能使用于電平觸發中斷請求的外設，因而提供接口設計的較大靈活性。人們期望計算機的中斷控制器具有足夠的靈活性，以容納較新的、產生電平觸發中斷請求的外設但又與較老的、產生沿觸發中斷請求的外設相兼容。