接口技术课程设计--多级中断控制系统

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1、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计科朱俊飞王鹏余凯指导老师：胡静芳完成时间:2010.12.20一、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进行中断控制服务，调用中断服务程序2、掌握8259中断控制器级联方式的硬件设计和软件编程3、了解利用数模转换器产生模拟信号基本方法，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朱俊飞825

2、9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.中断的基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行处理的程序（称为中断服务程序），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与设备间进行中断方式的数据传输，这也是我们本小节要主要

3、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服务。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图所示。计算机中断源的类型2.中断控制的基本原理前面已经提到，程序控制方式在多

4、道程序系统中会因为某一程序长时间占用CPU进行输入输出操作而浪费CPU资源，而中断控制方式则可以有效提高CPU利用率。下面我们通过对比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基本原理。下图（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。程序控制方式和中断控制方式下打印输出的过程对比从上图可以看出，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

5、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行打印。在打印机打印的过程中，CPU又开始进入查询等待状态，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，当打印机进行打印操作时，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

6、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，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行打印，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行打印。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，CP

7、U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行比较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

8、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，若无，则继续执行原程序，若有，则在条件满足的情况下，暂停正在执行的程序，对中断请求进行响应。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