8259A工作原理描述

通过初始化编程向8259A写入相应的初始化命令ICW，可以使芯片处于一个规定的基本工作方式，并在此方式下进行工作。8259A的初始化命令字共有4个ICW1-ICW4，进行初始化时要求ICW1-ICW4按一定的顺序写入。

 

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 将 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 的 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 。

当 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 中 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 中 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 中 IRQ0 与 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。

 

8259A是一个中断控制器。在一个8259A芯片有如下几个内部寄存器： Interrupt Mask Register (IMR) Interrupt Request Register (IRR) In Sevice Register (ISR) IMR被用作过滤被屏蔽的中断；IRR被用作暂时放置未被进一步处理的Interrupt；当一个Interrupt正在被CPU处理时，此中断被放置在ISR中。 除了这几个寄存器之外，8259A还有一个单元叫做Priority Resolver，当多个中断同时发生时，Priority Resolver根据它们的优先级，将高优先级者优先传递给CPU。当一个中断请求从IR0到IR7中的某根线到达IMR时，IMR首先判断此IR是否被屏蔽，如果被屏蔽，则此中断请求被丢弃；否则，则将其放入IRR中。 在此中断请求不能进行下一步处理之前，它一直被放在IRR中。一旦发现处理中断的时机已到，Priority Resolver将从所有被放置于IRR中的中断中挑选出一个优先级最高的中断，将其传递给CPU去处理。IR号越低的中断优先级别越高，比如IR0的优先级别是最高的。 8259A通过发送一个INTR(Interrupt Request)信号给CPU，通知CPU有一个中断到达。CPU收到这个信号后，会暂停执行下一条指令，然后发送一个INTA(Interrupt Acknowledge)信号给8259A。8259A收到这个信号之后，马上将ISR中对应此中断请求的Bit设置，同时IRR中相应的bit会被reset。比如，如果当前的中断请求是IR3的话，那么ISR中的bit-3就会被设置，IRR中IR3对应的bit就会被reset。这表示此中断请求正在被CPU处理，而不是正在等待CPU处理。 随后，CPU会再次发送一个INTA信号给8259A，要求它告诉CPU此中断请求的中断向量是什么，这是一个从0到255的一个数。8259A根据被设置的起始向量号（起始向量号通过中断控制字ICW2被初始化）加上中断请求号计算出中断向量号，并将其放置在Data Bus上。比如被初始化的起始向量号为8，当前的中断请求为IR3，则计算出的中断向量为8+3=11。 CPU从Data Bus上得到这个中断向量之后，就去IDT中找到相应的中断服务程序ISR，并调用它。如果8259A的End of Interrupt (EOI)通知被设定位人工模式，那么当ISR处理完该处理的事情之后，应该发送一个EOI给8259A。 8259A得到EOI通知之后，ISR寄存器中对应于此中断请求的Bit会被Reset。 如果8259A的End of Interrupt (EOI)通知被设定位自动模式，那么在第2个INTA信号收到后，8259A ISR寄存器中对应于此中断请求的Bit就会被Reset。 在此期间，如果又有新的中断请求到达，并被放置于IRR中，如果这些新的中断请求中有比在ISR寄存中放置的所有中断优先级别还高的话，那么这些高优先级别的中断请求将会被马上按照上述过程进行处理；否则，这些中断将会被放在IRR中，直到ISR中高优先级别的中断被处理结束，也就是说知道ISR寄存器中高优先级别的bit被Reset为止.