上海大学计算机学院计算机组成原理实验报告

上海大学计算机学院
计算机组成原理实验报告
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上海大学计算机学院
《计算机组成原理实验》报告十
实验名称：中断机制和应用（综合实验）
一、实验目的
1. 学习实验箱感知中断的硬件结构和工作原理。

2. 学习使用中断系统。

3. 学习使用扩展外设。

二、实验原理
1. 程序中断：因“随机性”原因，使一个程序暂停执行，转而执行另一个程序，以处理随机事件，然后再返回原程序继续执行的过程成为“中断”。

中断发生的时间是随机的（不可预知，但发生后应该如何处理是安排好的），中断发生的“随机性”决定了“必须用硬件感知中断请求”、“不仅要保存断点，还必须保存现场”。

2. 实验箱的中断感知硬件：当执行取指微指令时，IREN＝0，于是②号或门输出0，这时
①号“或门”对IREQ的Q端开放，若有中断请求就会在这时被CPU感知。

所以无论中断请
求在何时提出，都只能在取指阶段被感知！当①号“或门”输出0时中断被感知，同时这个低电平使IACK的SD有效，迫使其Q端输出1，ACK灯亮，并使②号“或门”对IREN关闭并输出1；这个1又使①号“或门”对中断请求关闭并输出1，这个1又返回IACK的SD 端，使IACK保持Q＝1的状态。

所以系统进入中断服务子
程序后，ACK灯保持亮，且不响应新的中断请求（仅一级中断）。

3. ICOE向下经“与门”控制PC＋1信号，ICOE的另一个作用是通过③号“或门”控制EM 中指令的输出，保证在输出中断指令B8H时，EM不输出。

4.
5.试验箱外扩系统
6.74LS08结构俯视图
三、实验内容
1. 用74LS 08芯片搭建当电键K1和K2都为1时不产生中断请求信号的外部电路。

2. 编制中断服务子程序使OUT交替显示AA、BB三次后返回源程序。

源程序为实验七完成的交替显示11和55的程序。

(1). 运行上述程序，在完成AA、BB交替显示三次之前恢复K1K2都为1的状态。

记录OUT显示的现象、REQ灯和ACK灯的情况以及ST寄存器的值及改变情况。

(2). 运行上述程序，在完成AA、BB交替显示时不恢复K1K2都为1的状态。

记录OUT显示的现象、REQ灯和ACK灯的情况以及ST寄存器的值及改变情况。

R2记录主程序延迟时间，R1与主程序显示同步。

分析上述二种显示现象的原因。

四、实验步骤
1. 用74LS 08芯片搭建当电键K1和K2都为1时不产生中断请求信号的外部电路。

打开电源，进入手动模式。

将试验箱的外扩箱的1和K1相连，2和K2相连，7接地，40接电源vcc。

开关都为1时不产生中断请求信号。

按一下l 就会产生中断。

2.①启动桌面上COMPUTE.EXE软件。

②连接通信口：COM1/COM2
③点击源程序编写程序：
sta:
mov a,#11h
mov r1,a
out
mov a,#10h
loop1:
sub a,#1h
mov r2,a
jmp loop1 loop2:
mov a,#55h mov r1,a out
mov a,#10h loop3:
sub a,#1h mov r2,a
jz sta
jmp loop3 org 50h mov r0,#04h loop4:
mov a,r0
mov r0,a
jz exit mov r0,a mov a,#aah out
mov a,#5h loop5:
sub a,#1h jz loop6 jmp loop5 loop6: mov a,#bbh out
mov a,#5h loop7:
jz loop4
jmp loop7
exit:
mov a,r1
out
mov a,r2
add a,#0h
reti
end
④保存，文件名后需加.asm后缀。

⑤打开试验箱，编译下载。

⑥全速运行
按下中断键，在aa与bb交替显示3次之前松开中断键，记录OUT显示，REQ灯ACK灯的情况，及ST寄存器的值及改变情况。

运行上述程序，在完成aa与bb交替显示时不松开中断键，记录OUT显示，REQ灯ACK 灯的情况，及ST寄存器的值及改变情况。

五、实验现象
刚开始运行11与55交替出现，R1与OUT显示同步，R2记录的是主程序的延迟时间，执行中断前，ACK和REQ灯均不亮，ST寄存器为00，OUT显示11和55，按一下中断键松开后，就会产生中断，调用中断程序，aa与bb交替出现，ACK和REQ灯均亮，R0记录aa 与bb交替出现的次数，由3依次减1，依次出现3、2、1，然后R2保持中断时的主程序的延迟时间，R1保持中断时OUT显示的值，然后中断结束后，ACK和REQ灯又不亮，从R2记录的延迟时间开始，OUT显示R1记录的主程序的值，依次交替出现11和55.
刚开始运行11与55交替出现，R1与OUT显示同步，R2记录的是主程序的延迟时间，执行中断前，ACK和REQ灯均不亮，ST寄存器为00，OUT显示11和55。

按下中断键后不放开，执行中断时，ACK和REQ亮起，OUT交替显示aa和bb，直到中断程序依次交替显示3次aa与bb后，再放开，那么OUT会一直交替显示aa与bb，ACK和REQ灯暗掉后又马上亮，寄存器R1显示11，寄存器R2显示06.
六、实验结论
在完成aa与bb交替显示3次之前，松开中断键，这样产生中断后，中断返回，进行原来的程序执行。

在完成aa，bb交替显示3次时，不松开中断键，这样就一直进行中断，无法返回原来的程序执行。

七、建议
八、体会
通过这次试验，我了解了中断机制，知道了中断的原理，知道了如何进行程序中断和中
断程序的返回和如何对断点进行保存，知道了中断机制的重要性。

在实验过程中，编写那个延迟和中断子程序的时候，出现了很多波折，R2记录主程序的延迟时间，这个老是显示不对，然后中断返回时不是从中断断点开始接着执行的，后来老师提示了一下，修改了一下程序，终于成功了。

另外呢，在做实验的时候，一定要有耐心，要有做对的信心，和失败的不灰心，才有可能最终得到你想要的结果。

九、思考题
实验箱的中断服务程序中可以嵌套一般的子程序吗？
答：不能，因为实验箱的ST寄存器只能存放8位二进制，仅能实现一级中断，所以不能嵌套一般的子程序。