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接口技术课程设计--多级中断控制系统.pdf
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接口技术课程设计--多级中断控制系统.pdf
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接口技术课程设计
----多级中断控制系统
组长: 07 计科杨静刚
组员:07 计科 X 俊飞
王鹏 余凯
指导教师: 胡静芳
完成时间: 2021.12.20
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一、引言及任务分配
(一)实验目的
1、 了解并掌握 8259 中断控制器的工作原理,通过 8259 进展中断控
制效劳,调用中断效劳程序
2、
3、
掌握 8259 中断控制器级联方式的硬件设计和软件编程
了解利用数模转换器产生模拟信号根本方法,通过 DAC0832 产生
报警信号
4、 制作外部中断信号源,产生中断申请信号
(二) 任务分配
8259 中断控制器线路连接 杨静刚
8259 中断控制器级联方式的硬件设计 X 俊飞
8259 中断控制器级联方式的软件编程 王鹏
制作外部中断信号源 余凯
二、什么是中断
1.中断的根本概念
对于计算机系统来说,中断是指 CPU 正在运行一个程序时发生了某种非预期
的事件,CPU 暂停正在运行的程序,转而执行对这一事件进展处理的程序〔称为
中断效劳程序〕,完成后再返回原程序继续运行的过程。
引起中断的事件称为中断源。对于计算机系统来说,中断源分为外部中断和
内部中断。外部中断主要是指由计算机外围设备、系统定时时钟及人工干预等外
部事件起的中断,通过设备产生的外部中断,能使 CPU 与设备间进展中断方式
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的数据传输,这也是我们本小节要主要讲述的内容。内部中断主要包括指令中断
和故障中断。指令中断是由软件指令引起的,设置指令中断的目的通常是为用户
程序提供对系统资源的访问,例如 x86CPU 指令系统提供了一条软中断指令 INT,
执行该指令后,系统会转入执行一段驻留在主存中的系统程序,该程序主要完成
对系统某一资源的访问效劳。故障中断主要是指由系统软硬件故障引起的中断,
如内存校验故障、电源掉电、除零错、算术溢出、内存越界、指令非法、虚拟存
储器页面失效等。计算机中断源的类型归纳总结如下列图所示。
计算机中断源的类型
2. 中断控制的根本原理
前面已经提到,程序控制方式在多道程序系统中会因为某一程序长时间占
用 CPU 进展输入输出操作而浪费 CPU 资源,而中断控制方式那么可以有效提高
CPU 利用率。下面我们通过比照程序控制方式和中断控制方式下 CPU 控制打印
机打印输出的过程阐述中断控制的根本原理。
下列图〔a〕和〔b〕分别给出了程序控制方式和中断控制方式这两种方式下
打印机的打印输出过程。
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程序控制方式和中断控制方式下打印输出的过程比照
从上图可以看出,在程序控制方式下,当 CPU 执行的一个主程序要打印输
出数据时,首先启动打印机,使打印机进入打印准备工作状态。在打印机准备的
过程中,CPU 一直处于查询等待的状态,即查询打印机是否准备就绪。当 CPU
查询到打印机已做好打印准备时,便向打印机传送第一个数据,打印机接收到该
数据后进展打印。在打印机打印的过程中,CPU 又开场进入查询等待状态,等到
打印机打印完一个数据,可以接收下一个数据时,CPU 再向打印机发送下一个数
据。如此重复,直到将所有数据打印完。一般来讲,CPU 向打印机传送一个数据
的时间远比打印机打印一个数据所花的时间少得多,而在上述过程中,当打印机
进展打印操作时,CPU 一直在执行一段查询打印机状态的循环控制程序,无法执
行其它程序,这对 CPU 资源是极大的浪费。
而在中断控制方式下,情况就不一样了。当 CPU 执行的一个主程序要打印输
出数据时,首先启动打印机,使打印机进入打印准备工作状态。在打印机准备的
过程中,CPU 可以由系统调度去执行其它的主程序。当打印机做好打印准备时,
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向 CPU 发出一个中断请求信号,CPU 接收到该请求后,暂停正在执行的主程序,
向打印机传送一个数据,然后返回被中断的主程序继续执行。打印机接收到数据
后进展打印,打印完成后,又向 CPU 发出中断请求,CPU 响应中断,向打印机
传送下一个数据进展打印。如此重复,直到将所有数据打印完。从这一过程我们
注意到,在打印机打印的同时,CPU 可以被调度执行其它主程序,而无需查询等
待,使 CPU 的利用率得到了提高。
通过对以上两种不同控制方式控制打印机打印输出的过程进展比拟可以看
出它们的不同之处:
〔1〕程序控制方式下,CPU 是通过查询方式了解打印机的状态的;而中断
控制方式下,CPU 是通过中断方式了解打印机的状态的。
〔2〕程序控制方式下,CPU 和打印机之间是串行工作的;而中断控制方式
下,CPU 和打印机可以并行工作。
〔3〕程序控制方式对于单用户单道程序系统来说是有效的;而中断控制方
式对于多用户多道程序系统来说可以大大提高 CPU 的利用率。
3. 中断处理过程
一个中断的处理过程是由中断源的中断请求引起的。在一个实现了中断系
统功能的机器中,CPU 在执行一个主程序时,每执行完一条指令都会检查是否有
中断请求发生,假设无,那么继续执行原程序,假设有,那么在条件满足的情况
下,暂停正在执行的程序,对中断请求进展响应。在中断响应过程中,中断系统
要识别是哪一个中断源发出的中断请求,在有多个中断源同时发出中断请求的时
候还要决定首先响应哪一个中断源的请求。在确定了要响应的中断源后,进入对
该中断源的中断请求进展处理的中断效劳程序去执行,执行完后返回原被中断的
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