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第８章CPU的结构和功能教学单元二十二：中断系统教学目标：（1）掌握中断请求标记和中断判优逻辑；（2）掌握中断服务程序入口地址的寻找；（3）掌握中断响应过程；（4）掌握保护现场和恢复现场的方法；（5）掌握中断屏蔽技术。8.4中断系统一、概述1.引起中断的各种因素(1)人为设置的中断(2)程序性事故如转管指令溢出、操作码不能识别、除法非法(5)外部事件(4)I/O设备(3)硬件故障用键盘中断现行程序转管指令……管理程序2.中断系统需解决的问题(1)各中断源如何向CPU提出请求？(2)各中断源同时提出请求怎么办？(5)如何寻找入口地址？(4)如何保护现场？(3)CPU什么条件、什么时间、以什么方式响应中断？(6)如何恢复现场，如何返回？(7)处理中断的过程中又出现新的中断怎么办？硬件＋软件二、中断请求标记和中断判优逻辑1.中断请求标记INTR一个请求源一个INTR中断请求标记触发器多个INTR组成中断请求标记寄存器INTR分散在各个中断源的接口电路中INTR集中在CPU的中断系统内12345n掉电过热阶上溢主存读写校验错非法除法键盘输入打印机输出2.中断判优逻辑①分散在各个中断源的接口电路中链式排队器②集中在CPU内(1)硬件实现（排队器）111&1&1&参见第五章INTR1INTR2INTR3INTR4INTR1、INTR2、INTR3、INTR4优先级按降序排列INTP1INTP2INTP3INTP4A、B、C优先级按降序排列(2)软件实现（程序查询）否…是否A请求？是否B请求？是否C请求？转A的服务程序入口地址转B的服务程序入口地址转C的服务程序入口地址是是是否否三、中断服务程序入口地址的寻找1.硬件向量法入口地址200入口地址300入口地址40012H13H14H主存12H13H14HJMP200JMP300JMP400主存向量地址形成部件……中断向量排队器输出向量地址12H、13H、14H入口地址200、300、4002.软件查询法MJMP1#SR1#D=1转1#服务程序SKPDZ2#JMP2#SR2#D=0跳2#D=1转2#服务程序SKPDZ8#JMP8#SR8#D=0跳8#D=1转8#服务程序八个中断源1，2，8按降序排列……SKPDZ1#1#D=0跳（D为完成触发器）中断识别程序（入口地址M）地址说明指令四、中断响应1.响应中断的条件允许中断触发器EINT=12.响应中断的时间指令执行周期结束时刻由CPU发查询信号CPU中断查询INTR1DQINTR2DQINTRnDQ中断源1中断源2中断源n…至排队器3.中断隐指令(1)保护程序断点(2)寻找服务程序入口地址(3)硬件关中断向量地址形成部件INTSQREINTSQRPC1&≥1排队器……断点存于特定地址（0号地址）内断点进栈INT中断标记EINT允许中断R–S触发器向量地址PC（硬件向量法）中断识别程序入口地址MPC（软件查询法）五、保护现场和恢复现场1.保护现场2.恢复现场寄存器内容断点保护现场其它服务程序恢复现场中断返回PUSH视不同请求源而定POP中断服务程序完成中断服务程序中断隐指令完成中断服务程序完成IRET1.多重中断的概念klmk+1l+1m+1第一次中断第二次中断第三次中断程序断点k+1,l+1,m+1六、中断屏蔽技术2.实现多重中断的条件B、CA中断请求主程序(2)优先级别高的中断源有权中断优先级别低的中断源(1)提前设置开中断指令ABCD中断服务程序（A、B、C、D优先级按降序排列）D&3.屏蔽技术(1)屏蔽触发器的作用MASK=0（未屏蔽）INTR能被置“1”&&&&1111INTP1INTP2INTP3INTP4INTR1INTR2INTR3INTR4MASK1MASK2MASK3MASK4DQ1DINTRMASKQCPU查询MASKi=1（屏蔽）INTPi=0（不能被排队选中）(2)屏蔽字优先级屏蔽字111111111111111101111111111111110011111111111111000111111111111100001111111111110000011111111111…000000000000001100000000000000011234561516…16个中断源1，2，3，16按降序排列…(3)屏蔽技术可改变处理优先等级响应优先级响应优先级A→B→C→D降序排列不可改变处理优先级可改变（通过重新设置屏蔽字）中断源原屏蔽字新屏蔽字ABCD11110111001100011111010001100111处理优先级A→D→C→B降序排列(3)屏蔽技术可改变处理优先等级服务程序B处理完C处理完D处理完A处理完t主程序A程序B程序C程序D程序A、B、C、D同时请求中断CPU执行程序轨迹（原屏蔽字）(3)屏蔽技术可改变处理优先等级(4)屏蔽技术的其他作用便于程序控制可以人为地屏蔽某个中断源的请求服务程序D处理完C处理完B处理完A处理完t主程序A程序B程序C程序D程序A、B、C、D同时请求中断CPU执行程序轨迹（新屏蔽字）(5)新屏蔽字的设置保护现场置屏蔽字开中断中断服务关中断恢复现场恢复屏蔽字开中断中断返回置屏蔽字恢复屏蔽字关中断开中断(1)断点进栈(2)断点存入“0”地址中断隐指令完成中断周期命令存储器写0MARPCMDR(MDR)存入存储器三次中断，三个断点都存入“0”地址4.多重中断的断点保护断点MDR？如何保证断点不丢失？中断隐指令完成(3)程序断点存入“0”地址的断点保护××××05JMPSERVE××××SAVE××××RETURNSTASAVE…0地址内容转存其他服务内容SERVELDASAVEJMP@RETURN存程序断点5为向量地址…保护现场恢复现场间址返回存放ACC内容转存0地址内容开中断ENILDA0STARETURN置屏蔽字地址内容说明教学单元小结：中断请求标记和中断判优逻辑；中断服务程序入口地址的寻找；中断响应；保护现场和恢复现场；中断屏蔽技术。