第五章總線與中斷

1、5.1接口類型與功能接口類型與功能I/OI/O接口指主機(jī)和外設(shè)的交接部分接口指主機(jī)和外設(shè)的交接部分位于系統(tǒng)總線和外設(shè)之間位于系統(tǒng)總線和外設(shè)之間 接口接口系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線外設(shè)外設(shè)一一. . 接口分類接口分類(1)(1)按數(shù)據(jù)傳送格式劃分按數(shù)據(jù)傳送格式劃分 并行接口并行接口 接口接口外設(shè)外設(shè)系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線接口與系統(tǒng)總線、接口與外設(shè)均按并行方式傳送數(shù)據(jù)。接口與系統(tǒng)總線、接口與外設(shè)均按并行方式傳送數(shù)據(jù)。并并并并數(shù)據(jù)各位同時(shí)傳送。數(shù)據(jù)各位同時(shí)傳送。 串行接口串行接口適用于設(shè)備本身并行工作，距主機(jī)較近的場(chǎng)合。適用于設(shè)備本身并行工作，距主機(jī)較近的場(chǎng)合。并并串串接口與系統(tǒng)總線并行傳送，接口與外設(shè)串行傳送。接

2、口與系統(tǒng)總線并行傳送，接口與外設(shè)串行傳送。數(shù)據(jù)逐位分時(shí)傳送。數(shù)據(jù)逐位分時(shí)傳送。適用于設(shè)備本身串行工作，或距主機(jī)較遠(yuǎn)，或需減少傳適用于設(shè)備本身串行工作，或距主機(jī)較遠(yuǎn)，或需減少傳送線的情況。送線的情況。 異步接口異步接口直接程序傳送接口直接程序傳送接口(3)(3)按按I/OI/O傳送控制方式劃分傳送控制方式劃分中斷接口中斷接口接口與系統(tǒng)總線的信息傳送采用異步應(yīng)答方式。接口與系統(tǒng)總線的信息傳送采用異步應(yīng)答方式。DMADMA接口接口(2)(2)按時(shí)序控制方式劃分按時(shí)序控制方式劃分 同步接口同步接口接口與系統(tǒng)總線的信息傳送由統(tǒng)一時(shí)序信號(hào)控制接口與系統(tǒng)總線的信息傳送由統(tǒng)一時(shí)序信號(hào)控制. .串串- -并格式

3、轉(zhuǎn)換（串口）并格式轉(zhuǎn)換（串口）3.3.預(yù)處理預(yù)處理傳送控制命令與狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)傳送控制命令與狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)I/OI/O傳送控制方式。傳送控制方式。數(shù)據(jù)通路寬度轉(zhuǎn)換（并口）數(shù)據(jù)通路寬度轉(zhuǎn)換（并口）電平轉(zhuǎn)換電平轉(zhuǎn)換4.4.控制功能控制功能二二 接口主要功能接口主要功能接收接收CPUCPU送來的地址碼，送來的地址碼，1.1.尋址尋址選擇接口中的寄存器供選擇接口中的寄存器供CPUCPU訪問。訪問。2.2.數(shù)據(jù)緩沖數(shù)據(jù)緩沖實(shí)現(xiàn)主機(jī)與外設(shè)的速度匹配。實(shí)現(xiàn)主機(jī)與外設(shè)的速度匹配。緩沖深度與傳送的數(shù)據(jù)量有關(guān)。緩沖深度與傳送的數(shù)據(jù)量有關(guān)。5.2 5.2 總線總線5.2.1 5.2.1 總線定義、特點(diǎn)和實(shí)體總線定義

4、、特點(diǎn)和實(shí)體1.1.定義：定義：一組能為多個(gè)部件分時(shí)共享的信息傳送線路。一組能為多個(gè)部件分時(shí)共享的信息傳送線路。2.2.特點(diǎn)：特點(diǎn)：分時(shí)、共享。分時(shí)、共享。通常作法：發(fā)送部件通過通常作法：發(fā)送部件通過OCOC組件或三態(tài)門分時(shí)發(fā)送信組件或三態(tài)門分時(shí)發(fā)送信息，由打入脈沖將信息送入指定接收部件。息，由打入脈沖將信息送入指定接收部件。3.3.實(shí)體：實(shí)體：一組傳送線與相應(yīng)控制邏輯一組傳送線與相應(yīng)控制邏輯CPUCPU內(nèi)設(shè)置控制邏輯內(nèi)設(shè)置控制邏輯設(shè)置總線控制器設(shè)置總線控制器兩種控制邏兩種控制邏輯設(shè)置方式輯設(shè)置方式5.2.2 5.2.2 總線分類總線分類1.1.按功能劃分按功能劃分（1 1）CPUCPU內(nèi)總線

5、內(nèi)總線CPUCPU芯片內(nèi)寄存器與算邏部件之間互連的總線。芯片內(nèi)寄存器與算邏部件之間互連的總線。 (ALU(ALU總線總線) )單組數(shù)據(jù)線單組數(shù)據(jù)線( (單向、雙向單向、雙向) )或多組數(shù)據(jù)線，或多種總線?；蚨嘟M數(shù)據(jù)線，或多種總線。（2 2）部件內(nèi)總線）部件內(nèi)總線插件板內(nèi)各芯片之間互連的總線。插件板內(nèi)各芯片之間互連的總線。 （局部總線、片級(jí)總線）（局部總線、片級(jí)總線）包括地址、數(shù)據(jù)、控制線。包括地址、數(shù)據(jù)、控制線。（3 3）系統(tǒng)總線）系統(tǒng)總線計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)各功能部件之間，或各插件板之間互連的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)各功能部件之間，或各插件板之間互連的總線?？偩€。 （板級(jí)總線）（板級(jí)總線）包括地址、數(shù)據(jù)、控制線

6、。包括地址、數(shù)據(jù)、控制線。2.2.按時(shí)序控制方式劃分按時(shí)序控制方式劃分（4 4）外總線）外總線計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間，或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與其他系統(tǒng)之間互連的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間，或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與其他系統(tǒng)之間互連的總線?？偩€。 （通信總線）（通信總線）分為數(shù)據(jù)線分為數(shù)據(jù)線( (與地址復(fù)用與地址復(fù)用) )、控制線。、控制線。（1 1）同步總線）同步總線由統(tǒng)一時(shí)序控制總線傳送操作。由統(tǒng)一時(shí)序控制總線傳送操作。時(shí)鐘周期、同步脈沖時(shí)鐘周期、同步脈沖在固定時(shí)鐘周期內(nèi)完成數(shù)據(jù)傳送，由同步脈沖定時(shí)打入。在固定時(shí)鐘周期內(nèi)完成數(shù)據(jù)傳送，由同步脈沖定時(shí)打入。例例. .打入地址打入地址打入數(shù)據(jù)打入數(shù)據(jù)時(shí)鐘時(shí)鐘T1T3T2T4地址地址讀出數(shù)

7、據(jù)讀出數(shù)據(jù) 總線請(qǐng)求總線請(qǐng)求（2 2）異步總線）異步總線無固定時(shí)鐘周期劃分，總線周期時(shí)間由傳送的實(shí)際需要決無固定時(shí)鐘周期劃分，總線周期時(shí)間由傳送的實(shí)際需要決定；以異步應(yīng)答方式控制總線傳送操作。定；以異步應(yīng)答方式控制總線傳送操作。例例. . ( (設(shè)備設(shè)備 CPU)CPU) 總線批準(zhǔn)總線批準(zhǔn) (CPU (CPU 設(shè)備設(shè)備) ) 主同步主同步 ( (主主 從從) ) 從同步從同步 ( (從從 主主) ) 總線周期總線周期 總線傳送總線傳送 （時(shí)間可變）（時(shí)間可變） （時(shí)間可變）（時(shí)間可變） 總線權(quán)切換總線權(quán)切換例例. .（3 3）擴(kuò)展同步總線）擴(kuò)展同步總線以時(shí)鐘周期為時(shí)序基礎(chǔ)，允許總線周期中的時(shí)鐘

8、數(shù)可變。以時(shí)鐘周期為時(shí)序基礎(chǔ)，允許總線周期中的時(shí)鐘數(shù)可變。注意幾個(gè)注意幾個(gè)“周期周期”概念：概念：時(shí)鐘周期：時(shí)鐘周期： CPUCPU一步操作一步操作( (一次內(nèi)部數(shù)據(jù)通路傳送一次內(nèi)部數(shù)據(jù)通路傳送) )時(shí)間。時(shí)間?？偩€周期：總線周期： 經(jīng)過總線的一次數(shù)據(jù)傳送經(jīng)過總線的一次數(shù)據(jù)傳送( (訪存訪存) )時(shí)間。時(shí)間。通常包含若干時(shí)鐘周期。通常包含若干時(shí)鐘周期。工作周期：工作周期： 指令周期中的一個(gè)操作階段。指令周期中的一個(gè)操作階段?？砂鄠€(gè)總線周期。可包含多個(gè)總線周期。（模型機(jī)的一個(gè)總線周期只包含一個(gè)時(shí)鐘周期）（模型機(jī)的一個(gè)總線周期只包含一個(gè)時(shí)鐘周期）時(shí)鐘時(shí)鐘T1T3T2T4T4T4Tw送地址送地址

9、讀讀/寫數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù) 結(jié)束結(jié)束總線周期總線周期( (5T) )3.3.按數(shù)據(jù)傳送格式劃分按數(shù)據(jù)傳送格式劃分（1 1）并行總線：）并行總線： 同時(shí)傳送各位信息。同時(shí)傳送各位信息。（2 2）串行總線：）串行總線： 分時(shí)逐位傳送各位信息。分時(shí)逐位傳送各位信息。CPUCPU內(nèi)總線：同步、并行內(nèi)總線：同步、并行系統(tǒng)總線：同步、異步、擴(kuò)展同步、并行系統(tǒng)總線：同步、異步、擴(kuò)展同步、并行外總線：異步、并行、串行外總線：異步、并行、串行1.1.什么是總線標(biāo)準(zhǔn)什么是總線標(biāo)準(zhǔn)對(duì)總線信號(hào)組成、信號(hào)引腳含義、信號(hào)電平等作統(tǒng)一對(duì)總線信號(hào)組成、信號(hào)引腳含義、信號(hào)電平等作統(tǒng)一規(guī)定。規(guī)定。便于靈活組成系統(tǒng)。便于靈活組成系統(tǒng)。電源

10、、地址、數(shù)據(jù)、控制電源、地址、數(shù)據(jù)、控制時(shí)序：時(shí)鐘、定時(shí)、應(yīng)答時(shí)序：時(shí)鐘、定時(shí)、應(yīng)答5.2.3 5.2.3 總線標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)2.2.為何制定總線標(biāo)準(zhǔn)為何制定總線標(biāo)準(zhǔn)3.3.系統(tǒng)總線信號(hào)組成系統(tǒng)總線信號(hào)組成數(shù)傳控制：數(shù)傳控制：M M讀讀/ /寫、寫、IOIO讀讀/ /寫寫中斷請(qǐng)求、響應(yīng)中斷請(qǐng)求、響應(yīng)總線請(qǐng)求、響應(yīng)總線請(qǐng)求、響應(yīng)復(fù)位復(fù)位5.3 5.3 中斷中斷一、定義一、定義CPUCPU暫時(shí)中止現(xiàn)行程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)去執(zhí)行為某個(gè)隨機(jī)事態(tài)暫時(shí)中止現(xiàn)行程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)去執(zhí)行為某個(gè)隨機(jī)事態(tài)服務(wù)的中斷處理程序。處理完畢后自動(dòng)恢復(fù)原程序的執(zhí)行。服務(wù)的中斷處理程序。處理完畢后自動(dòng)恢復(fù)原程序的執(zhí)行。實(shí)質(zhì)是一種程序切換

11、實(shí)質(zhì)是一種程序切換方法：方法：保存斷點(diǎn)，保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)；保存斷點(diǎn)，保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)；恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，返回?cái)帱c(diǎn)?；謴?fù)現(xiàn)場(chǎng)，返回?cái)帱c(diǎn)。時(shí)間：時(shí)間：一條指令結(jié)束時(shí)切換一條指令結(jié)束時(shí)切換。保證程序的完整性。保證程序的完整性。主要特點(diǎn)是隨機(jī)性主要特點(diǎn)是隨機(jī)性隨機(jī)發(fā)生的事態(tài)隨機(jī)發(fā)生的事態(tài) （按鍵、故障）（按鍵、故障）有意調(diào)用有意調(diào)用, ,隨機(jī)請(qǐng)求與處理的事態(tài)隨機(jī)請(qǐng)求與處理的事態(tài)隨機(jī)插入的事態(tài)隨機(jī)插入的事態(tài) （軟中斷指令插入程序任何位置）（軟中斷指令插入程序任何位置）二、特點(diǎn)二、特點(diǎn)1）CPU與外圍設(shè)備能夠并行工作與外圍設(shè)備能夠并行工作2）能夠處理隨機(jī)事件）能夠處理隨機(jī)事件3）數(shù)據(jù)輸入和輸出都要經(jīng)）數(shù)據(jù)輸入和輸出都要經(jīng)CPU4

12、）一般用于連接中低速外圍設(shè)備）一般用于連接中低速外圍設(shè)備三、中斷方式的典型應(yīng)用三、中斷方式的典型應(yīng)用1 1）管理中、低速）管理中、低速I/OI/O操作操作某事件出現(xiàn)的實(shí)際時(shí)間內(nèi)及時(shí)處理，不是批量處理。某事件出現(xiàn)的實(shí)際時(shí)間內(nèi)及時(shí)處理，不是批量處理。2 2）處理故障）處理故障 硬件故障硬件故障: :掉電、校驗(yàn)錯(cuò)、運(yùn)算出錯(cuò)；軟件故障掉電、校驗(yàn)錯(cuò)、運(yùn)算出錯(cuò)；軟件故障: :溢出、溢出、 地址越界、使用非法指令地址越界、使用非法指令3 3）實(shí)時(shí)處理）實(shí)時(shí)處理4 4）人機(jī)對(duì)話）人機(jī)對(duì)話利用利用時(shí)鐘中斷時(shí)鐘中斷定時(shí)采集參數(shù)，檢測(cè)，調(diào)節(jié)。定時(shí)采集參數(shù)，檢測(cè)，調(diào)節(jié)。5 5）多機(jī)通信）多機(jī)通信四、中斷的分類四、中斷

13、的分類1）根據(jù)處理中斷的繁簡(jiǎn)程度分為程序中斷和簡(jiǎn)單中斷）根據(jù)處理中斷的繁簡(jiǎn)程度分為程序中斷和簡(jiǎn)單中斷2）根據(jù)中斷源的性能）根據(jù)中斷源的性能 (引發(fā)中斷的各種事件稱為中斷源引發(fā)中斷的各種事件稱為中斷源)故障中斷：系統(tǒng)中軟硬件出現(xiàn)某種故障或錯(cuò)誤時(shí)向故障中斷：系統(tǒng)中軟硬件出現(xiàn)某種故障或錯(cuò)誤時(shí)向CPU發(fā)出的中斷發(fā)出的中斷請(qǐng)求請(qǐng)求正常中斷：計(jì)算機(jī)在工作過程中產(chǎn)生的中斷正常中斷：計(jì)算機(jī)在工作過程中產(chǎn)生的中斷3）根據(jù)中斷的進(jìn)入方式）根據(jù)中斷的進(jìn)入方式自愿中斷（陷阱）：在程序中由中斷指令產(chǎn)生的中斷請(qǐng)求自愿中斷（陷阱）：在程序中由中斷指令產(chǎn)生的中斷請(qǐng)求 ，是由程，是由程序員自愿安排的中斷請(qǐng)求。序員自愿安排的中斷

14、請(qǐng)求。強(qiáng)迫中斷：不是由中斷指令產(chǎn)生的其它所有的中斷請(qǐng)求。強(qiáng)迫中斷：不是由中斷指令產(chǎn)生的其它所有的中斷請(qǐng)求。4）根據(jù)中斷源所在的位置）根據(jù)中斷源所在的位置內(nèi)中斷：在內(nèi)中斷：在CPU內(nèi)部產(chǎn)生的中斷請(qǐng)求。內(nèi)部產(chǎn)生的中斷請(qǐng)求。外中斷：在外中斷：在CPU外部產(chǎn)生的中斷請(qǐng)求。外部產(chǎn)生的中斷請(qǐng)求。5）根據(jù)中斷源的可屏蔽與否可分為可屏蔽中斷和不可屏蔽中斷。）根據(jù)中斷源的可屏蔽與否可分為可屏蔽中斷和不可屏蔽中斷。6）根據(jù)獲得服務(wù)程序入口地址的方式可分為向量中斷和非向量中）根據(jù)獲得服務(wù)程序入口地址的方式可分為向量中斷和非向量中斷。斷。五、中斷的分級(jí)五、中斷的分級(jí)中斷分級(jí)是根據(jù)系統(tǒng)中各中斷源的重要程度將其分成中斷分

15、級(jí)是根據(jù)系統(tǒng)中各中斷源的重要程度將其分成不同的優(yōu)先級(jí)別，最重要的中斷源應(yīng)具有最高的優(yōu)先不同的優(yōu)先級(jí)別，最重要的中斷源應(yīng)具有最高的優(yōu)先級(jí)，最不重要的中斷源具有最低的優(yōu)先級(jí)，其它的依級(jí)，最不重要的中斷源具有最低的優(yōu)先級(jí)，其它的依此類推，各處于不同的級(jí)別。此類推，各處于不同的級(jí)別。中斷優(yōu)先級(jí)可由下列因素決定：中斷優(yōu)先級(jí)可由下列因素決定：中斷源的急迫性中斷源的急迫性/設(shè)備的工作速度設(shè)備的工作速度/數(shù)據(jù)恢復(fù)的難易程度數(shù)據(jù)恢復(fù)的難易程度/要求處理機(jī)提供的服務(wù)質(zhì)量。要求處理機(jī)提供的服務(wù)質(zhì)量。CPU進(jìn)行中斷處理是由中斷排隊(duì)線路來實(shí)現(xiàn)，遵循如進(jìn)行中斷處理是由中斷排隊(duì)線路來實(shí)現(xiàn)，遵循如下原則：下原則：1）如果不同

16、優(yōu)先級(jí)別的中斷請(qǐng)求同時(shí)到達(dá)，那么）如果不同優(yōu)先級(jí)別的中斷請(qǐng)求同時(shí)到達(dá)，那么CPU應(yīng)先響應(yīng)和處理高級(jí)中斷，后響應(yīng)和處理低級(jí)中應(yīng)先響應(yīng)和處理高級(jí)中斷，后響應(yīng)和處理低級(jí)中斷。斷。2）如果不同優(yōu)先級(jí)的中斷請(qǐng)求嵌套產(chǎn)生，即當(dāng)一個(gè)中）如果不同優(yōu)先級(jí)的中斷請(qǐng)求嵌套產(chǎn)生，即當(dāng)一個(gè)中斷請(qǐng)求正在處理過程中，又有一個(gè)新的中斷請(qǐng)求產(chǎn)生斷請(qǐng)求正在處理過程中，又有一個(gè)新的中斷請(qǐng)求產(chǎn)生（多重中斷），那么應(yīng)允許高級(jí)中斷打斷低級(jí)中斷而被（多重中斷），那么應(yīng)允許高級(jí)中斷打斷低級(jí)中斷而被優(yōu)先處理，禁止低級(jí)中斷打斷高級(jí)中斷，也禁止打斷同優(yōu)先處理，禁止低級(jí)中斷打斷高級(jí)中斷，也禁止打斷同級(jí)中斷。級(jí)中斷。六、中斷請(qǐng)求的提出與請(qǐng)求信號(hào)的傳送

17、六、中斷請(qǐng)求的提出與請(qǐng)求信號(hào)的傳送1）中斷請(qǐng)求邏輯）中斷請(qǐng)求邏輯（1）外圍設(shè)備有請(qǐng)求的需要，用完成觸發(fā)器狀態(tài)）外圍設(shè)備有請(qǐng)求的需要，用完成觸發(fā)器狀態(tài)TD=1來表示。來表示。（2）CPU沒有對(duì)該中斷源屏蔽，允許提出請(qǐng)求，可以沒有對(duì)該中斷源屏蔽，允許提出請(qǐng)求，可以用屏蔽觸發(fā)器狀態(tài)用屏蔽觸發(fā)器狀態(tài)TM=0表示。表示。對(duì)應(yīng)地接口與中斷請(qǐng)求有關(guān)的邏輯設(shè)置為兩級(jí)：對(duì)應(yīng)地接口與中斷請(qǐng)求有關(guān)的邏輯設(shè)置為兩級(jí)：一級(jí)是反映外圍設(shè)備接口工作狀態(tài)的狀態(tài)觸發(fā)器；另一一級(jí)是反映外圍設(shè)備接口工作狀態(tài)的狀態(tài)觸發(fā)器；另一級(jí)是中斷請(qǐng)求觸發(fā)器級(jí)是中斷請(qǐng)求觸發(fā)器IRQ，表明是否形成中斷請(qǐng)求。，表明是否形成中斷請(qǐng)求。中斷屏蔽可采用分散

18、屏蔽和集中屏蔽中斷屏蔽可采用分散屏蔽和集中屏蔽分散屏蔽是指分散屏蔽是指CPU將屏蔽字代碼按位分送給各中斷將屏蔽字代碼按位分送給各中斷源接口，接口中各設(shè)一位屏蔽觸發(fā)器，接收屏蔽字源接口，接口中各設(shè)一位屏蔽觸發(fā)器，接收屏蔽字中對(duì)應(yīng)位的信息，為中對(duì)應(yīng)位的信息，為1屏蔽，為屏蔽，為0不屏蔽。不屏蔽。D D端屏蔽端屏蔽輸出端屏蔽輸出端屏蔽完成完成 請(qǐng)求觸發(fā)器請(qǐng)求觸發(fā)器屏蔽屏蔽CPCP有效請(qǐng)求有效請(qǐng)求完成完成 請(qǐng)求觸發(fā)器請(qǐng)求觸發(fā)器屏蔽屏蔽CPCP請(qǐng)求請(qǐng)求有效請(qǐng)求有效請(qǐng)求集中式屏蔽是在公共接口邏輯中設(shè)置一個(gè)中斷控制集中式屏蔽是在公共接口邏輯中設(shè)置一個(gè)中斷控制器，內(nèi)含一個(gè)屏蔽字寄存器，器，內(nèi)含一個(gè)屏蔽字寄存器

19、，CPU將屏蔽字送入其將屏蔽字送入其中。中。屏屏蔽蔽字字寄寄存存器器IRQ0IRQ7INT2)中斷請(qǐng)求信號(hào)的傳送中斷請(qǐng)求信號(hào)的傳送1）各中斷源單獨(dú)設(shè)置自己的中斷請(qǐng)求線，多根請(qǐng)求）各中斷源單獨(dú)設(shè)置自己的中斷請(qǐng)求線，多根請(qǐng)求線直接送往線直接送往CPU。CPUCPU請(qǐng)求請(qǐng)求請(qǐng)求請(qǐng)求 2）各中斷源的請(qǐng)求信號(hào)通過三態(tài)門匯集到一根公共請(qǐng)）各中斷源的請(qǐng)求信號(hào)通過三態(tài)門匯集到一根公共請(qǐng)求線。求線。CPUCPU公共請(qǐng)求公共請(qǐng)求 3）二維結(jié)構(gòu)。設(shè)置數(shù)根中斷請(qǐng)求輸入線，他們體現(xiàn)不）二維結(jié)構(gòu)。設(shè)置數(shù)根中斷請(qǐng)求輸入線，他們體現(xiàn)不同的優(yōu)先級(jí)別，稱為主優(yōu)先級(jí)，再將主優(yōu)先級(jí)相同的同的優(yōu)先級(jí)別，稱為主優(yōu)先級(jí)，再將主優(yōu)先級(jí)相同的

20、中斷請(qǐng)求源匯集到該公共請(qǐng)求線上。中斷請(qǐng)求源匯集到該公共請(qǐng)求線上。CPUCPU公共請(qǐng)求公共請(qǐng)求公共請(qǐng)求公共請(qǐng)求4)兼有公共請(qǐng)求線和獨(dú)立請(qǐng)求線，將要求快速響兼有公共請(qǐng)求線和獨(dú)立請(qǐng)求線，將要求快速響應(yīng)的中斷請(qǐng)求，采用獨(dú)立請(qǐng)求線方式，以便快速應(yīng)的中斷請(qǐng)求，采用獨(dú)立請(qǐng)求線方式，以便快速識(shí)別，將其余響應(yīng)速度允許相對(duì)低些的中斷請(qǐng)求，識(shí)別，將其余響應(yīng)速度允許相對(duì)低些的中斷請(qǐng)求，匯集為一根公共請(qǐng)求線。匯集為一根公共請(qǐng)求線。CPUCPU請(qǐng)求請(qǐng)求請(qǐng)求請(qǐng)求公共請(qǐng)求公共請(qǐng)求七、優(yōu)先權(quán)邏輯與屏蔽技術(shù)七、優(yōu)先權(quán)邏輯與屏蔽技術(shù)1）CPU與中斷請(qǐng)求間的判優(yōu)與中斷請(qǐng)求間的判優(yōu)（1）CPU設(shè)置一個(gè)設(shè)置一個(gè)“允許中斷允許中斷”觸發(fā)器

21、觸發(fā)器TIEN，指令系，指令系統(tǒng)提供開中斷與關(guān)中斷功能，開中斷使統(tǒng)提供開中斷與關(guān)中斷功能，開中斷使TIEN=1，關(guān)中，關(guān)中斷使斷使TIEN=0。（2）在程序狀態(tài)字）在程序狀態(tài)字PSW中設(shè)置現(xiàn)行程序的優(yōu)先級(jí)，中設(shè)置現(xiàn)行程序的優(yōu)先級(jí)，以進(jìn)一步細(xì)分現(xiàn)行程序的重要程度。以進(jìn)一步細(xì)分現(xiàn)行程序的重要程度。2）中斷請(qǐng)求之間的判優(yōu)）中斷請(qǐng)求之間的判優(yōu)一般的優(yōu)先順序是：故障引發(fā)的中斷請(qǐng)求、一般的優(yōu)先順序是：故障引發(fā)的中斷請(qǐng)求、DMA請(qǐng)求、請(qǐng)求、外設(shè)中斷請(qǐng)求，輸入優(yōu)于輸出外設(shè)中斷請(qǐng)求，輸入優(yōu)于輸出（1）軟件查詢）軟件查詢響應(yīng)中斷請(qǐng)求后，先轉(zhuǎn)入查詢程序，按優(yōu)先順序依次響應(yīng)中斷請(qǐng)求后，先轉(zhuǎn)入查詢程序，按優(yōu)先順序依次詢

22、問各中斷源是否提出請(qǐng)求，如果是，則轉(zhuǎn)入相應(yīng)的詢問各中斷源是否提出請(qǐng)求，如果是，則轉(zhuǎn)入相應(yīng)的中斷服務(wù)處理程序，如果沒有則繼續(xù)向下查詢。查詢中斷服務(wù)處理程序，如果沒有則繼續(xù)向下查詢。查詢順序體現(xiàn)了優(yōu)先級(jí)別的高低，改變查詢順序，也就改順序體現(xiàn)了優(yōu)先級(jí)別的高低，改變查詢順序，也就改變了優(yōu)先級(jí)。變了優(yōu)先級(jí)。CPU中斷源中斷源1中斷源中斷源2中斷源中斷源n.中斷中斷請(qǐng)求請(qǐng)求忙忙查詢查詢?nèi)秉c(diǎn)是速度慢缺點(diǎn)是速度慢（2）并行優(yōu)先排隊(duì)邏輯（具有獨(dú)立請(qǐng)求的硬件優(yōu)先）并行優(yōu)先排隊(duì)邏輯（具有獨(dú)立請(qǐng)求的硬件優(yōu)先排隊(duì)邏輯）排隊(duì)邏輯）如果各中斷源都能提供獨(dú)立的中斷請(qǐng)求線送如果各中斷源都能提供獨(dú)立的中斷請(qǐng)求線送CPU，則，則可

23、采用并行優(yōu)先排隊(duì)邏輯?？刹捎貌⑿袃?yōu)先排隊(duì)邏輯。INTR0INTR1INTR2INTR0INTR1INTR2判優(yōu)結(jié)果體現(xiàn)為請(qǐng)求信號(hào)是否有效。判優(yōu)結(jié)果體現(xiàn)為請(qǐng)求信號(hào)是否有效。（3）鏈?zhǔn)絻?yōu)先排隊(duì)邏輯）鏈?zhǔn)絻?yōu)先排隊(duì)邏輯中斷請(qǐng)求信號(hào)采用公共請(qǐng)求線，即匯集為一個(gè)公共的中斷請(qǐng)求信號(hào)采用公共請(qǐng)求線，即匯集為一個(gè)公共的請(qǐng)求信號(hào)，則判優(yōu)結(jié)果可用不同的設(shè)備碼表示。請(qǐng)求信號(hào)，則判優(yōu)結(jié)果可用不同的設(shè)備碼表示。CPUI/OI/O.編碼編碼INTINTA菊花鏈方式菊花鏈方式（4）二維結(jié)構(gòu)的優(yōu)先排隊(duì)）二維結(jié)構(gòu)的優(yōu)先排隊(duì)CPUI/OI/O.INT0INTA0I/OI/O.INTnINTAn中斷請(qǐng)求中斷請(qǐng)求82598259825

24、98259D7D7D0D0中斷屏蔽寄存器中斷屏蔽寄存器 中斷號(hào)寄存器中斷號(hào)寄存器中斷請(qǐng)求寄存器中斷請(qǐng)求寄存器中斷服務(wù)寄存器中斷服務(wù)寄存器 優(yōu)先級(jí)裁決器優(yōu)先級(jí)裁決器INTINTINTAINTAIRQ0IRQ0IRQ7IRQ7（未屏蔽的請(qǐng)求判優(yōu)（未屏蔽的請(qǐng)求判優(yōu), ,生成相應(yīng)中斷號(hào)）生成相應(yīng)中斷號(hào)）公共請(qǐng)求公共請(qǐng)求INTINTCPUCPU（CPUCPU響應(yīng)后，取回中斷號(hào)，轉(zhuǎn)入相應(yīng)服務(wù)程序。）響應(yīng)后，取回中斷號(hào)，轉(zhuǎn)入相應(yīng)服務(wù)程序。）中斷源的序號(hào)中斷源的序號(hào)IRRIRR： 00010100000101007 07 0IMRIMR： 0000010000000100ISRISR： 00001000000

25、01000不發(fā)不發(fā)INTINT00010100000101007 07 000000000000000000000100000001000發(fā)發(fā)INTINT優(yōu)先級(jí)高優(yōu)先級(jí)高優(yōu)先級(jí)低優(yōu)先級(jí)低(5)采用中斷控制器集成芯片的優(yōu)先邏輯采用中斷控制器集成芯片的優(yōu)先邏輯3）屏蔽技術(shù)的應(yīng)用）屏蔽技術(shù)的應(yīng)用（1）在多重中斷方式中，當(dāng)）在多重中斷方式中，當(dāng)CPU響應(yīng)某個(gè)中斷請(qǐng)求后，送出一響應(yīng)某個(gè)中斷請(qǐng)求后，送出一個(gè)新的屏蔽字，以禁止與該請(qǐng)求同一優(yōu)先級(jí)或更低優(yōu)先級(jí)的其他個(gè)新的屏蔽字，以禁止與該請(qǐng)求同一優(yōu)先級(jí)或更低優(yōu)先級(jí)的其他請(qǐng)求。請(qǐng)求。（2）利用屏蔽技術(shù)動(dòng)態(tài)地修改優(yōu)先級(jí)。）利用屏蔽技術(shù)動(dòng)態(tài)地修改優(yōu)先級(jí)。八、服務(wù)程序

26、入口的獲取方式八、服務(wù)程序入口的獲取方式1）向量中斷）向量中斷中斷向量：采用向量化的響應(yīng)中斷方式，將中斷服務(wù)程序的入口中斷向量：采用向量化的響應(yīng)中斷方式，將中斷服務(wù)程序的入口地址及其程序狀態(tài)字放在特定的存儲(chǔ)區(qū)中，所有的中斷服務(wù)程序地址及其程序狀態(tài)字放在特定的存儲(chǔ)區(qū)中，所有的中斷服務(wù)程序入口地址和狀態(tài)字在一起稱為中斷向量。入口地址和狀態(tài)字在一起稱為中斷向量。中斷向量表：存放中斷向量的表。所有的中斷服務(wù)子程序的入口中斷向量表：存放中斷向量的表。所有的中斷服務(wù)子程序的入口地址組織成一個(gè)一維表格，存放在一段連續(xù)的存儲(chǔ)區(qū)域中。地址組織成一個(gè)一維表格，存放在一段連續(xù)的存儲(chǔ)區(qū)域中。向量地址：訪問向量表的地址

27、（指向中斷向量的首址）向量地址：訪問向量表的地址（指向中斷向量的首址）向量中斷：將服務(wù)程序入口向量中斷：將服務(wù)程序入口( (中斷向量中斷向量) )組織在中斷向量表中；組織在中斷向量表中；CPUCPU響應(yīng)時(shí)由硬件直接產(chǎn)生相應(yīng)向量地址，按地址查表，取得響應(yīng)時(shí)由硬件直接產(chǎn)生相應(yīng)向量地址，按地址查表，取得服務(wù)程序入口，轉(zhuǎn)入相應(yīng)服務(wù)程序。服務(wù)程序入口，轉(zhuǎn)入相應(yīng)服務(wù)程序。非向量中斷：將服務(wù)程序入口組織在查詢程序中；非向量中斷：將服務(wù)程序入口組織在查詢程序中；CPUCPU響應(yīng)時(shí)響應(yīng)時(shí)執(zhí)行查詢程序，查詢中斷源，轉(zhuǎn)入相應(yīng)服務(wù)程序。執(zhí)行查詢程序，查詢中斷源，轉(zhuǎn)入相應(yīng)服務(wù)程序。例例1.1.模型機(jī)向量表模型機(jī)向量表M

28、 M按字編址。一個(gè)入口地址按字編址。一個(gè)入口地址1616位，占一個(gè)編址單元。位，占一個(gè)編址單元。 （從主存（從主存2#2#單元開始安排）單元開始安排）向量地址向量地址( (單元地址單元地址) )= =中斷號(hào)中斷號(hào)+2+22#2#向量表向量表 入口地址入口地址0 0 入口地址入口地址1 13#3#0 0號(hào)中斷源號(hào)中斷源1 1號(hào)中斷源號(hào)中斷源例例2.IBM PC2.IBM PC向量表向量表M M按字節(jié)編址。一個(gè)入口地址按字節(jié)編址。一個(gè)入口地址3232位，占位，占4 4個(gè)編址單元。個(gè)編址單元。 （從主存（從主存0#0#單元開始安排）單元開始安排）0#0#向量表向量表 入口偏移入口偏移0 0 入口基址

29、入口基址0 04#4#0 0號(hào)中斷源號(hào)中斷源1 1號(hào)中斷源號(hào)中斷源 入口偏移入口偏移1 1 入口基址入口基址1 1向量地址向量地址 = =中斷號(hào)中斷號(hào)4 4九、九、CPU響應(yīng)中斷的條件響應(yīng)中斷的條件外設(shè)有請(qǐng)求，且未被屏蔽；外設(shè)有請(qǐng)求，且未被屏蔽；CPUCPU開中斷；一條指令開中斷；一條指令( (非停機(jī)非停機(jī)指令指令) )結(jié)束；結(jié)束；無故障、無故障、DMADMA等優(yōu)先級(jí)更高的請(qǐng)求。等優(yōu)先級(jí)更高的請(qǐng)求。十、中斷響應(yīng)過程十、中斷響應(yīng)過程 向量中斷方式：向量中斷方式：發(fā)響應(yīng)信號(hào)發(fā)響應(yīng)信號(hào)INTAINTA，進(jìn)入中斷周期，進(jìn)入中斷周期 關(guān)中斷，保存斷點(diǎn)及關(guān)中斷，保存斷點(diǎn)及PSWPSW獲得中斷號(hào)，轉(zhuǎn)換為向量

30、地址，獲得中斷號(hào)，轉(zhuǎn)換為向量地址，查向量表查向量表取中斷向量，轉(zhuǎn)中斷服務(wù)程序取中斷向量，轉(zhuǎn)中斷服務(wù)程序CPUCPU執(zhí)行中執(zhí)行中斷隱指令斷隱指令（硬件完成）（硬件完成）十一、中斷處理十一、中斷處理CPUCPU執(zhí)行中斷服務(wù)程序。執(zhí)行中斷服務(wù)程序。 （1 1）單級(jí)中斷：）單級(jí)中斷： CPUCPU響應(yīng)后只處理一個(gè)中斷源的請(qǐng)求，響應(yīng)后只處理一個(gè)中斷源的請(qǐng)求，處理完畢后才能響應(yīng)新的請(qǐng)求。處理完畢后才能響應(yīng)新的請(qǐng)求。 （2 2）多重中斷：）多重中斷： 在某次中斷服務(wù)過程中，允許響應(yīng)處在某次中斷服務(wù)過程中，允許響應(yīng)處理更高級(jí)別的中斷請(qǐng)求。理更高級(jí)別的中斷請(qǐng)求。單級(jí)中斷流程：?jiǎn)渭?jí)中斷流程： 保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)具體

31、服務(wù)處理具體服務(wù)處理 恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)開中斷、返回開中斷、返回外中斷：外中斷：數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)傳送禁止同禁止同級(jí)或更級(jí)或更低級(jí)別低級(jí)別的請(qǐng)求，的請(qǐng)求，開放更開放更高級(jí)別高級(jí)別的請(qǐng)求的請(qǐng)求多重中斷流程：多重中斷流程： 開中斷、返回開中斷、返回 保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)、屏蔽字保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)、屏蔽字送新屏蔽字、開中斷送新屏蔽字、開中斷 具體服務(wù)處理具體服務(wù)處理 關(guān)中斷關(guān)中斷恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)及原屏蔽字恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)及原屏蔽字十二、十二、中斷接口中斷接口1.1.組成（寄存器級(jí)）組成（寄存器級(jí)）D70IRQ0地址線地址線寄存器選擇寄存器選擇 命令字命令字R 狀態(tài)字狀態(tài)字R數(shù)據(jù)緩沖器數(shù)據(jù)緩沖器 控制邏輯控制邏輯數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)

32、線中斷控制器中斷控制器INTINTA命令命令I(lǐng)RQ7狀態(tài)狀態(tài)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)外部設(shè)備外部設(shè)備系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線（8259）IRQi M MCPUCPU主機(jī)板主機(jī)板（1 1）寄存器選擇）寄存器選擇對(duì)接口寄存器尋址。對(duì)接口寄存器尋址。（2 2）命令字寄存器）命令字寄存器接收接收CPUCPU發(fā)向外設(shè)的命令發(fā)向外設(shè)的命令字，轉(zhuǎn)換為相應(yīng)操作命字，轉(zhuǎn)換為相應(yīng)操作命令送外設(shè)。令送外設(shè)。命令字格式的擬定：命令字格式的擬定：接口板接口板用代碼表示用代碼表示各種命令各種命令代碼位數(shù)代碼位數(shù)代碼含義代碼含義（3 3）狀態(tài)字寄存器）狀態(tài)字寄存器反映設(shè)備和接口的運(yùn)行反映設(shè)備和接口的運(yùn)行狀態(tài)。狀態(tài)。（4 4）數(shù)據(jù)緩沖器）數(shù)據(jù)緩沖器

33、傳送數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)緩沖。傳送數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)緩沖。（5 5）控制邏輯）控制邏輯請(qǐng)求信號(hào)產(chǎn)生邏輯請(qǐng)求信號(hào)產(chǎn)生邏輯狀態(tài)字格式的擬定：狀態(tài)字格式的擬定：D70IRQ0地址線地址線寄存器選擇寄存器選擇 命令字命令字R 狀態(tài)字狀態(tài)字R數(shù)據(jù)緩沖器數(shù)據(jù)緩沖器 控制邏輯控制邏輯數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線中斷控制器中斷控制器INTINTA命令命令I(lǐng)RQ7狀態(tài)狀態(tài)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)外部設(shè)備外部設(shè)備系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線（8259）IRQi M MCPUCPU主機(jī)板主機(jī)板接口板接口板用代碼表示各種狀態(tài)。用代碼表示各種狀態(tài)。（6 6）公用中斷控制器）公用中斷控制器接收外設(shè)請(qǐng)求，判優(yōu)，接收外設(shè)請(qǐng)求，判優(yōu)，送出公共請(qǐng)求；送出公共請(qǐng)求；電

34、平轉(zhuǎn)換邏輯電平轉(zhuǎn)換邏輯針對(duì)設(shè)備特性的邏輯針對(duì)設(shè)備特性的邏輯串串- -并轉(zhuǎn)換邏輯并轉(zhuǎn)換邏輯( (串口串口) )接收中斷批準(zhǔn)，送出中接收中斷批準(zhǔn)，送出中斷號(hào)（中斷類型碼）。斷號(hào)（中斷類型碼）。（1 1）初始化：設(shè)置工作初始化：設(shè)置工作方式，送屏蔽字，送中方式，送屏蔽字，送中斷號(hào)。斷號(hào)。（2 2）發(fā)啟動(dòng)命令發(fā)啟動(dòng)命令( (送命送命令字令字) )，啟動(dòng)設(shè)備。，啟動(dòng)設(shè)備。D70IRQ0地址線地址線寄存器選擇寄存器選擇 命令字命令字R 狀態(tài)字狀態(tài)字R數(shù)據(jù)緩沖器數(shù)據(jù)緩沖器 控制邏輯控制邏輯數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線INTINTA命令命令I(lǐng)RQ7狀態(tài)狀態(tài)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)外部設(shè)備外部設(shè)備系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線中斷控

35、制器中斷控制器（8259）IRQi M MCPUCPU主機(jī)板主機(jī)板接口板接口板（3 3）設(shè)備完成工作，申設(shè)備完成工作，申請(qǐng)中斷。請(qǐng)中斷。2.2.工作過程（外中斷）工作過程（外中斷）（4 4）中斷控制器匯集各請(qǐng)中斷控制器匯集各請(qǐng)求，經(jīng)屏蔽、判優(yōu)，形成求，經(jīng)屏蔽、判優(yōu)，形成中斷號(hào)，并向中斷號(hào)，并向CPUCPU送送INTINT。（5 5）CPUCPU響應(yīng)，發(fā)批準(zhǔn)響應(yīng)，發(fā)批準(zhǔn)INTAINTA。（6 6）中斷控制器送出中中斷控制器送出中斷號(hào)。斷號(hào)。（7 7）CPUCPU執(zhí)行執(zhí)行中斷隱指令中斷隱指令操作，進(jìn)入服務(wù)程序。操作，進(jìn)入服務(wù)程序。中斷控制器中斷控制器 命令字命令字R 狀態(tài)字狀態(tài)字R 控制邏輯控制邏

36、輯數(shù)據(jù)緩沖器數(shù)據(jù)緩沖器涉及命令字、狀態(tài)字格式的擬定，中斷源的擴(kuò)展。涉及命令字、狀態(tài)字格式的擬定，中斷源的擴(kuò)展。例例. .模型機(jī)需擴(kuò)展兩個(gè)外中斷源，共用一個(gè)中斷號(hào)。模型機(jī)需擴(kuò)展兩個(gè)外中斷源，共用一個(gè)中斷號(hào)。3.3.接口設(shè)計(jì)接口設(shè)計(jì) 主機(jī)發(fā)向外設(shè)的命令包括：主機(jī)發(fā)向外設(shè)的命令包括：?jiǎn)?dòng)啟動(dòng)、停止停止、數(shù)據(jù)選通數(shù)據(jù)選通； 外設(shè)的狀態(tài)包括：外設(shè)的狀態(tài)包括：忙忙、完成完成、出錯(cuò)出錯(cuò)。8259IRQ0 IRQ0 系統(tǒng)時(shí)鐘系統(tǒng)時(shí)鐘IRQ1 IRQ1 實(shí)時(shí)時(shí)鐘實(shí)時(shí)時(shí)鐘IRQ2 IRQ2 通信通信IRQ7 IRQ7 打印機(jī)打印機(jī) 為兩個(gè)擴(kuò)展中斷源設(shè)計(jì)中斷接口。為兩個(gè)擴(kuò)展中斷源設(shè)計(jì)中斷接口。模型機(jī)的外中斷源安排：模型機(jī)的外中斷源安排：通過通過IRQ2IRQ2進(jìn)行擴(kuò)展。進(jìn)行擴(kuò)展。（1 1）接口組成）接口組成兩個(gè)擴(kuò)展中斷源共用一個(gè)接口。兩個(gè)擴(kuò)展中斷源共用一個(gè)接口。啟動(dòng)啟動(dòng)1 1 停止停止1 1 選通選通1 1 啟動(dòng)啟動(dòng)2 2 停止停止2 2 選通選通2 2 5 4