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单击以编辑母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三节 中断方式及接口,5.3.1,中断基本概念,1.,定义,CPU,暂时中止现行程序的执行，转去执行为某个随机事态服务的中断处理程序。处理完毕后自动恢复原程序的执行。,2.,实质与特点,（,1,）实质,方法：,保存断点，保护现场；,恢复现场，返回断点。,一条指令结束时切换。,保证程序的完整性。,1,（,2,）特点,随机性,随机发生的事态,注意,中断,与,转子,的区别。,由硬件请求信号引发中断,（按键、故障）,有意调用,随机请求与处理的事态,（调用打印机）,随机插入的事态,（软中断指令插入程序任何位置）,3.,中断分类,（,1,）硬件中断,与,软中断,由软中断指令引发中断,（,2,）内中断,与,外中断,中断源来自主机内部,中断源来自主机外部,（,3,）可屏蔽中断,与,非屏蔽中断,可通过屏蔽字屏蔽该类请求；关中断时不响应该类请求。,该类请求与屏蔽字无关；请求的响应与开,/,关中断无关。,2,由硬件提供服务程序入口地址,4.,中断典型应用,（,4,）向量中断,与,非向量中断,（,1,）管理中、低速,I/O,操作,某事件出现的实际时间内及时处理，不是批量处理。,（,2,）处理故障,服务程序、中断向量表,由软件提供服务程序入口地址,（,3,）实时处理,（,4,）人机对话,利用,时钟中断,定时采集参数，检测，调节。,（,5,）多机通信,5.,中断系统的组成,（,1,）软件：,中断系统的硬、软界面,（,2,）硬件,接口方面：,请求、传递、判优逻辑,CPU,方面：,响应逻辑,3,1.,中断请求的提出与传递,（,1,）如何产生中断请求？,“,完成,”,标志为,1,1,）使用单独请求线,外设工作完成：,5.3.2,中断全过程（外中断）,CPU,允许请求：,“,屏蔽,”,标志为,0,先,“,屏蔽,”,，后请求,先请求，后,“,屏蔽,”,完成,请求触发器,屏蔽,CP,有效请求,完成,请求触发器,屏蔽,CP,请求,有效请求,（,2,）如何传送中断请求？,CPU,请求,请求,I/O,I/O,2,）使用公共请求线,CPU,公共请求,I/O,I/O,4,2.,中断判优,（,1,）优先顺序,故障、,DMA,、外中断,（,2,）,CPU,现行程序与外设请求的判优,为现行程序赋予,优先级,1,）,CPU,设置允许中断标志,（输入、输出）,=1,，开中断,1,）软件判优,由程序查询顺序确定优先级。,外设请求优先级，,例,.,中断控制器判优,响应,=0,，关中断,2,）,CPU,设置程序状态字的优先级字段,外设请求优先级，,不响应,（,3,）各外设请求的判优,可灵活修改优先级。,2,）硬件判优,中断控制器,(,如,8259,),集中解决请求信号的接收、屏蔽、判优、编码等问题。,（模型机采用）,5,中断请求,8259,8259,D7,D0,中断屏蔽寄存器,中断号寄存器,中断请求寄存器,中断服务寄存器,优先级裁决器,INT,INTA,IRQ0,IRQ7,（未屏蔽的请求判优,生成相应中断号）,公共请求,INT,CPU,（,CPU,响应后，取回中断号，转入相应服务程序。）,3.,中断响应,（,1,）响应条件,中断源的序号,IRR,：,7 0,IMR,：,ISR,：,不发,INT,7 0,发,INT,优先级高,优先级低,6,外设有请求，且未被屏蔽；,1,）非向量中断,将服务程序入口组织在查询程序中；,CPU,响应时执行查询程序，查询中断源，转入相应服务程序。,（,2,）如何获取中断服务程序的入口地址,CPU,开中断；,一条指令,(,非停机,指令,),结束；,无故障、,DMA,等优先级更高的请求。,2,）向量中断,将服务程序入口,(,中断向量,),组织在,中断向量表,中；,CPU,响应时由硬件直接产生相应,向量地址,，按地址查表，取得服务程序入口，转入相应服务程序。,中断向量：,服务程序入口地址、服务程序状态字,中断向量表：,存放中断向量的表,（一段存储区）,向量地址：,访问向量表的地址,（指向中断向量的首址）,例,1.,模型机向量表,M,按字编址。一个入口地址,16,位，占一个编址单元。,（从主存,0#,单元开始安排）,7,向量地址,例,2.IBM PC,向量表,M,按字节编址。一个入口地址,32,位，占,4,个编址单元。,（从主存,0#,单元开始安排）,=,中断号,2,0#,向量表,入口偏移,0,入口基址,0,4#,0,号中断源,1,号中断源,入口偏移,1,入口基址,1,向量地址,=,中断号,4,0#,向量表,入口地址,0,中断,PSW 0,1#,0,号中断源,1,号中断源,入口地址,1,中断,PSW 1,2#,3#,一个中断服务程序状态字,16,位，也占一个编址单元。,8,向量中断方式：,（,3,）响应过程,发响应信号,INTA,，进入中断周期,关中断，保存断点,获得中断号，转换为向量地址，查向量表,取中断向量，转中断服务程序,CPU,执行中断隐指令,（硬件完成）,4.,中断处理,CPU,执行中断服务程序。,（,1,）单级中断：,CPU,响应后只处理一个中断源的请求，处理完毕后才能响应新的请求。,（,2,）多重中断：,在某次中断服务过程中，允许响应处理更高级别的中断请求。,9,单级中断流程：,保护现场,具体服务处理,恢复现场,开中断、返回,外中断：,数据传送,禁止同级或更低级别的请求，开放更高级别的请求,多重中断流程：,开中断、返回,保护现场,送新屏蔽字、开中断,具体服务处理,关中断,恢复现场及原屏蔽字,10,5.3.3,中断接口,1.,组成（寄存器级）,D70,IRQ0,地址线,寄存器选择,命令字,R,状态字,R,数据缓冲器,控制逻辑,数据线,数据线,数据线,中断控制器,INT,INTA,命令,IRQ7,状态,数据,外部设备,系统总线,（,8259,）,IRQi,M,CPU,主机板,（,1,）寄存器选择,对接口寄存器寻址。,（,2,）命令字寄存器,接收,CPU,发向外设的命令字，转换为相应操作命令送外设。,命令字格式的拟定：,接口板,用代码表示各种命令,代码位数,代码含义,（,3,）状态字寄存器,反映设备和接口的运行状态。,11,（,4,）数据缓冲器,传送数据，实现缓冲。,（,5,）控制逻辑,请求信号产生逻辑,状态字格式的拟定：,D70,IRQ0,地址线,寄存器选择,命令字,R,状态字,R,数据缓冲器,控制逻辑,数据线,数据线,数据线,中断控制器,INT,INTA,命令,IRQ7,状态,数据,外部设备,系统总线,（,8259,）,IRQi,M,CPU,主机板,接口板,用代码表示各种状态。,（,6,）公用中断控制器,接收外设请求，判优，送出公共请求；,电平转换逻辑,针对设备特性的逻辑,串,-,并转换逻辑,(,串口,),接收中断批准，送出中断号（中断类型码）。,12,（,1,）,初始化：设置工作方式，送屏蔽字，送中断号。,（,2,）,发启动命令,(,送命令字,),，启动设备。,D70,IRQ0,地址线,寄存器选择,命令字,R,状态字,R,数据缓冲器,控制逻辑,数据线,数据线,数据线,INT,INTA,命令,IRQ7,状态,数据,外部设备,系统总线,中断控制器,（,8259,）,IRQi,M,CPU,主机板,接口板,（,3,）,设备完成工作，申请中断。,2.,工作过程（外中断）,（,4,）,中断控制器汇集各请求，经屏蔽、判优，形成中断号，并向,CPU,送,INT,。,（,5,）,CPU,响应，发批准,INTA,。,（,6,）,中断控制器送出中断号。,（,7,）,CPU,执行,中断隐指令,操作，进入服务程序。,中断控制器,命令字,R,状态字,R,控制逻辑,数据缓冲器,13,（,2,）判断中断源,地址线,寄存器选择,命令,1,命令,2,状态,1,状态,2,控制逻辑,数据线,数据线,命令,状态,数据缓冲,1,数据线,数据,外设,1,系统总线,D70,IRQ0,中断控制器,INT,INTA,IRQ7,（,8259,）,IRQ6,数据缓冲,2,数据线,数据,外设,2,向量中断与非向量中断相结合,(,软件扩展,),请求,1,与请求,2,在控制逻辑中形成公共请求,IRQ6,，送入,8259,参加判优；,CPU,响应后执行,IRQ6,服务程序,CPU,在,IRQ6,服务程序中查询各设备状态，判中断源，转入相应设备服务程序,(,向量中断过程,),；,(,非向量中断过程,),。,14,
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