操作系统实验一中断处理

实习一中断处理

一、实习内容

模拟中断事件的处理。

二、实习目的

现代计算机系统的硬件部分都设有中断机构，它是实现多道程序设计的基础。中断机

构能发现中断事件，且当发现中断事件后迫使正在处理器上执行的进程暂时停止执行，而让操作系统的中断处理程序占有处理器去处理出现的中断事件。对不同的中断事件，由于它们的性质不同，所以操作系统应采用不同的处理。通过实习了解中断及中断处理程序的作用。本实习模拟“时钟中断事件”的处理，对其它中断事件的模拟处理，可根据各中断事件的性质确定处理原则，制定算法，然后依照本实习，自行设计。

三、实习题目

模拟时钟中断的产生及设计一个对时钟中断事件进行处理的模拟程序。

[提示]：

(1) 计算机系统工作过程中，若出现中断事件，硬件就把它记录在中断寄存器中。中

断寄存器的每一位可与一个中断事件对应，当出现某中断事件后，对应的中断寄存器的某一位就被置成―1‖。

处理器每执行一条指令后，必须查中断寄存器，当中断寄存器内容不为―0‖时，说明有中断事件发生。硬件把中断寄存器内容以及现行程序的断点存在主存的固定单元，且让操作系统的中断处理程序占用处理器来处理出现的中断事件。操作系统分析保存在主存固定单元中的中断寄存器内容就可知道出现的中断事件的性质，从而作出相应的处理。

本实习中，用从键盘读入信息来模拟中断寄存器的作用，用计数器加1 来模拟处理器

执行了一条指令。每模拟一条指令执行后，从键盘读入信息且分析，当读入信息=0 时，表示无中断事件发生，继续执行指令；当读入信息=1 时，表示发生了时钟中断事件，转时钟中断处理程序。

（2）假定计算机系统有一时钟，它按电源频率（50Hz）产生中断请求信号，即每隔20

毫秒产生一次中断请求信号，称时钟中断信号，时钟中断的间隔时间（20 毫秒）称时钟单

位。

学生可按自己确定的频率在键盘上键入―0‖或―1‖来模拟按电源频率产生的时钟中断信号。

(3) 中断处理程序应首先保护被中断的现行进程的现场（通用寄存器内容、断点等），

现场信息可保存在进程控制块中；然后处理出现的中断事件，根据处理结果修改被中断进程的状态；最后转向处理器调度，由处理器调度选择可运行的进程，恢复现场使其运行。本实习主要模拟中断事件的处理，为简单起见可省去保护现场和处理器调度的工作。(4) 为模拟时钟中断的处理，先分析一下时钟中断的作用。利用时钟中断可计算日历

时钟，也可作定时闹钟等。

计算日历时钟——把开机时的时间（年、月、日、时、分、秒）存放在指定的称为―日

历时钟‖的工作单元中，用一计时器累计时钟中断次数。显然，根据时钟中断的次数和时钟单位（20 毫秒）以及开机时的日历时钟可计算出当前的精确的日历时钟（年、月、日、时、分、秒）。因此，可按需要计算出一个作业装入时的时间，一个作业撤离时的时间，终端用户使用终端的时间，以及其它场合需要确定的时间。

定时闹钟——对需要定时的场合，例如，处理器调度采用―时间片轮转‖策略调度时，

可把轮到运行的进程的时间片值（以时钟单位计算）送到称为―定时闹钟‖的工作单元中，每

产生一次时钟中断就把定时闹钟值减1，当该值为―0‖时，表示确定的时间已到，起到定时的作用。

(5) 本实习的模拟程序可由两部分组成，一部分是模拟硬件产生时钟中断，另一部分

模拟操作系统的时钟中断处理程序。模拟程序的算法如图1-1。其中，保护现场和处理器调度的工作在编程序时可省去。约定处理器调度总是选择被中断进程继续执行。

(6) 按模拟算法设计程序，要求显示或打印开机时间、定时闹钟初值、定时闹钟为―0‖

时的日历时钟。确定三个不同的定时闹钟初值，运行设计的程序，观察得到的结果。

四、思考题

将进程调度策略结合到本实习中，可选用时间片轮转的调度策略。给每个进程分配一

个相同的时间片，每产生一次时钟中断经处理后，被中断进程时间片减1，时间片值0时，该进程优先运行，若时间片值=0 且该进程尚未运行结束，则将它排入队尾，再给它分配一个时间片，直到所有的进程运行结束。应怎样设计进程控制块？各进程的状态怎样变

化？在本实习的程序中加入处理器调度程序。

五、实习报告

（1）实验说明：

首先获取本机时间，并转换成字符存储起来：

local = localtime(&t);

st=asctime(local);

之后记录初始时间并输出时间：

设置三个定时闹钟：

之后判断，键盘输入1则进行中断处理，输入0则不中断处理：

·

处理后要进行判读那，三个定时闹钟是否到达，若到达，则调用函数display进行时间计算并显示：

Display函数如下：

（2）实验代码：

#include

#include

#include

void displayTime(int Timer,char s[]);

int main()

{

struct tm *local;

char *st,s[27];

time_t t;

t=time(NULL);

local = localtime(&t);

st=asctime(local);

int count=0,clock_alarm[3],Timer=0,clock_count,w;

int i;

//记录初始时间

for(i=0;i<27;i++)

{

s[i]=*st;

st++;

}

printf("star time:\n");

//时间存储在数组中，从第5位开始为月份、时间、年份

for(i=4;i<25;i++)

{

printf("%c",s[i]);

}

printf("set three time clock alarm:\n");

//设置定时闹钟

for(int j=0;j<3;j++)

scanf("%d",&clock_alarm[j]);

//设置为时钟闹铃为8，每个时钟间隔为2秒

for(int j=0;j<3;j++)

printf("the clock alarm is %d,timer is 0\n",clock_alarm[j]);

while(1)

{

do{

printf("A piece of order have been finished\n");

count++;//模拟一条指令被执行，计数器加1

printf("input a number(1 means an interrupt,0 means no interrupt\n");

scanf("%d",&w);//读取键盘输入

}while(w==0); //如果w一直为0，则程序一直在此循环执行if(w==1)

printf(" the sport have been saved\n");

Timer++;//保护现场，计时器加1，定时闹钟减1，处理器调度

printf("processor finished assignment\n");//处理器完成调度！

for(int j=0;j<3;j++)

{

if(Timer==clock_alarm[j]){

clock_count++;

printf("\nThe clock_alarm of %d get there：\n",j+1);

displayTime( Timer,s);

}

}

if (clock_count==3) break;

}