摘要:例题分析
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【例1-1】什么叫中断?为什么要设置中断?
解:CPU在执行程序过程中,产生一些突发的偶然事件,要求CPU暂停当前正在执行的程序,转去为突发事件服务。CPU为之服务完毕又自动返回继续执行原程序,这个过程称为中断,因为处理过程是用程序实现的,又叫程序中断。
设置中断的原因。
①提髙CPU工作效率,把CPU从查询I/O状态的等待过程中解放出来。办法是CPU启动I/O后,I/O设备开始工作,CPU自己继续处理原来的工作,等待I/O工作完成后再请求CPU取走数据。这种情况为CPU与丨/0并行工作。
②多台I/O并行工作,提髙I/O速度。
③解决实时处理问题。生产过程中的异常情况,计算机必须立即处理。④计算机运行中出现故障,必须及时处理,因为已经出错了,再继续工作下去也没意义,等待排除故障后再继续运算。
⑤实现多机系统或网络环境下计算机间的通信要求。
⑥提供人机联系的手段。
【例1-2】主机在什么条件下响应中断?
解:外部事件随机提出中断请求,CPU也不是即刻响应的,必须在一定条件下才可能暂时停止现行程序的执行,转去处理中断请求要做的
①CPU允许中断。CPU在一些特殊情况下不允许中断,大多数时候允许中断。为满足这种需要,在CPU中设置一个"中断允许"触发器,当CPU不允许中断时,把"中断允许"触发器置"0",称"关中断",CPU允许中断时,使用指令"开中断",把"允许中断"触发器置"1".
②有中断源请求中断。计算机可以处理哪些中断是在设计计算机时决定的,我们把引起中断的原因称为中断源。因此CPU响应中断时,必须有中断源谘求中断。
③当前指令完成后才能响应中断。因为,处理中断诮求时,还要保存CPU现场,以便返回原程序。只有一条指令完成后才便于保存和返回现场,因此又作此规定。
④申请中断的中断源的级别圾商。因中断源的种类较多。当它们同时请求中断时,必须有一定的优先顺序,CPU先响应级别较高的中断。另外数据通道和DMA的传送请求级别都比中断诮求的级别高,当响应某个中断源的诮求时,必须是当时它的优先级别较高。
⑤申请中断的中断源未被屏蔽。
设计机器时,每一级中断的优先级都是规定了的,是用硬件实现的。但有时希望改变中断源的优先级别,可采用置"屏蔽"的办法,把某个中断源的诮求屏蔽起来,这种中断提出申请也送不到CPU,因为这种屮断源己经被屏蔽了。
具体屏蔽的办法是为每一个中断请求,设置一个"中断屏蔽"触发屏,当该屏蔽触发器为"丨"时,表示该中断源不能申请中断。只有当该中断源的屏蔽触发器为"0"时,该中断但CPU只有在一条指令完成时,才去检査有没有中断请求,有关条件是否具备。如果条件具备。则在此时即可响应中断,转入中断处理程序,此时有一些工作必须马上做,如保存原程序断点,转向中断程序入口等,若用程序实现是很麻烦的。因为不可能在每条指令后都设S这些指令,另外也太耽误时间。为了响应中断。实际上机器中都是采用硬件的办法,设计一个硬件周期--中断周期。当有中断请求,CPU允许中断,在一条指令做完后进行检查,一旦条件具备,机器即转入"中断"周期,采用硬件的办法完成紧要事项。不猫响应中断时,即不插入中断周期。
中断周期内完成三件褀。
①关中断
为了保存完整的CPU现场,转入中断保存现场时,不准再响应新的中断,直到现场保存完毕。
②保存断点
断点是原程序停止时正在执行的指令的地址,为了处理完中断,返回原程序,必须把程序断点保存起来,以便继续执行原来的程序。
③转入中断处理程序总入口
中断周期做的事情相当于一条指令做的事情,但该指令在程序中又不出现,故有时又称为中断隐指令。
【例1-3】什么叫中断允许?什么叫中断屏蔽?为什么要设置中断允许与中断屏蔽?
解:CPU执行程序有些时候不允许中断,特设立中断允许触发器,只有中断允许触发器为"丨"才允许响应中断。如果禁止中断,可用指令将中断允许触发器置"0",这时CPU就不再响应中断请求了。
中断源的优先级别是固定的,不能任意改变。为了控制各种设备中断的优先顺序,特设立中断屏蔽触发器,每一个中断源都对应的设立一个中断屏蔽触发器,当该屏蔽触发器为"1"时,其中断请求被屏蔽起来,不能向CPU申请中断,用这种方法可以改变许多设备同时请求中断时,CPU响应哪个设备请求的次序。
【例1-4】说明中断处理过程。
解:CPU响应中断,即进入中断周期,转入中断处理程序。
中断处理过程可分为三个阶段:
第一阶段,保存现场阶段。
①CPU响应中断进入中断周期,保存断点,关中断
②转入中断处理程序入口
③保存CPU现场寄存器内容
④进行中断排队,找出排上队并申请中断的中断源
⑤开中断
第二阶段,中断服务阶段。对于不同的中断源中断处理的方法是不同的,都有专门对应的中断服务程序。根据中断排队与识别,找出请求中断设备,用其设备编码作为该中断服务程序入口地址的一部分,转入其对应服务程序,完成规定的服务工作。
第三个阶段,恢复现场阶段。
①关中断,在恢复现场阶段也不允许响应其他中断,打乱恢复现场的工作
②恢复CPU现场寄存器内容
③开中断
④返回断点,返回原程序
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