第十章输入输出结构

第十章输入输出结构内容摘要：

号 33 3. 中断的优先级 设计中断系统时，应将全部中断源按中断 性质和处理的轻重缓急进行排队并给以优先 级。 (1) 优先 级 指多个中断发生时 ， 对中断响应的次序。 (2)判优的实现 ◆ 软件查询 ◆ 中断排队逻辑 34 ◆ 中断允许 中断源有中断请求信号就可使其对应的 中断触发器置“ 1” 状态或参加排队判优。 ◆ 中断禁止 中断源即使有中断请求信号也不能使其 对应中断触发器置“ 1” 状态或不允许参加排 队判优。 5. 中断服务程序： 处理中断工作的服务软件。 35 6. 中断处理过程（ 中断响应与中断处理 ） 从某一个中断源发出中断服务请求，到这个 请求全部处理完成所经过的主要过程。 (1) 中断查询 CPU在一条指令周期内要查询一次是否有中 断产生。 (2) 中断响应 ◆ 关中断 ◆ 保存断点 ◆ 转入中断服务程序 36 获取中断服务程序地址： ◆ 向量中断 中断向量： 中断服务程序的入口地址以及 程序状态字的合称。 程序状态字 PSW： 用来表征处理机运行程序的状态。 一般应包含如下内容： 程序屏蔽码 程序运行状态 条件码 中断码 指令计数器 37 编 码 38 ◆ 非向量中断 CPU在响应中断时只产生一个固定的地址，该 地址是中断查询程序的入口地址， CPU转去执行查 询程序，通过软件查询确定中断源，然后执行相应 的中断服务程序。 查询程序： 又称中断总服务程序。 39 (3) 执行中断服务程序 ◆ 保存现场 ◆ 开 CPU中断 ◆ 执行中断服务程序 ◆ 关 CPU中断 ◆ 恢复现场 ◆ 恢复屏蔽码 ◆ 恢复 PSW、 PC ◆ 开 CPU中断 ◆ 返回断点 40 中断硬件和优先级 1. 单个设备的简单系统 ◆ 非向量中断 图 单个设备的非向量中断（ a）硬件 （ b）时序 41 ◆ 向量中断 图 单个设备的向量中断 （ a）硬件 （ b）时序 42 图 多个非向量中断的硬件  每个设备均有自己的 IRQ和 IACK信号  他们的优先级是预定的 ， IRQn优先级最高  CPU首先响应和服务优先级最高的中断 2. 多个设备的系统 ◆ 非向量中断 43 ◆ 向量中断 菊花链： 用于多中断优先权排队的一种方法。 图 菊花链  简单易实现  便于扩充  延迟大 44 并行优先权排队 通过一个优先权编码器采用并行优先权排队（ parallel priority）方式实现向量中断 ,减少延迟。 扩展困难。 菊花链将引起硬件延迟，特别是当链较长时，延迟就更大。 45 图 并行方式实现优先级中断 防止干 扰信号 46 多重中断处理 多重中断 是指在处理某一中断过程中又发生了新的中断 ， 从而中断该服务程序的执行 ， 又转去进行新的中断处理。 这种重叠处理中断的现象又称 中断嵌套。 ◆ 中断响应次序与中断处理次序 中断响应次序是由硬件排队判优线路决定的 ， 不能改变 ， 而中断处理次序可由屏蔽码决定 ， 是可 以改变的。 中断处理次序 可以不同于 中断响应次序。 47 k+1 l+1 m+1 k l m 目的程序 三级中断 处理程序 二级中断 处理程序 一级中断 处理程序 48 例如： 某计算机的中断系统有 4级中断优先级 ， 每 级对应一个屏蔽码 ， 下表为程序级别和屏蔽码的关 系 ， 中断响应次序和处理次序一致 ， 均为： 1 → 2 → 3 → 4 49 程序级别 第 1级 第 2级 第 3级 第 4级 1级 2级 3级 4级 屏蔽码 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 50 按照这一次序可以看到 CPU运动的轨迹，如下图。 正常程序 中断服务 程序 1 2 3 1 2 1 4 4 3 2 51 程序级别 第 1级 第 2级 第 3级 第 4级 1级 2级 3级 4级 屏蔽码 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 中断处理次序改为： 1 → 4 → 3 → 2 52 正常程序 中断服务。