中断实例《计算机组成原理课件》
微机原理第6章 中断系统.ppt
不可屏蔽中断
•中断分类图
• 含义：不能用软件来控制是否允许中断的 一种外部中断。 • 常见NMI中断有： （1）电源掉电 （2）存储器检验出错 （3）总线奇偶错等。
可屏蔽中断
•中断分类图
• 含义：可用软件控制是否允许中断的外部 中断。即STI使IF=1，允许中断；CLI使 IF=0，禁止中断。
• 常见INTR中断有： 所有外部设备中断如键盘、鼠标、打印机、 显示器、声卡、CD-ROM等
• 示意图
6.2 可编程中断控制器8259A
• 基本情况：
（1）8位可编程中断控制器，又称优先级控制器 （2）处理8级向量优先级中断 （3）具有单一+5V供电 （4）8259A芯片级联组成强大的中断管理系统（多至
64级外部中断）。 （5）优先级方式可编程 （6）多级中断管理
• 主要内容
一、内部结构及工作原理 二、引脚信号 三、工作方式 四、编程方法
（2）求中断服务程序所在段的段基地址
段选择子为 ：0013H=0000 0000 0001 0 011 B TI=0，段描述符在GDT中，RPL=11为普通用户程序请求， 索引值 =0000 0000 0001 0 B 所以中断描述符描述的中断服务程序所在段描述符在GDT中的位置 为： 索引值×8+GDT首地址=
0000 0000 0001 0000B+00500000H=00500010H 因此，段描述符为：39 18 40 42 34 00 00 96 H 段基地址=39423400H
（3）合成物理地址
服务程序入口地址=对应段的段基地址+偏移地址
=39423400H+00422012H=39845412H
解：
计算机组成原理(本全PPT)
用作固件存储，如BIOS、固件等。
外存储器
特点
容量大、价格低、速度慢、数据可长期保存。
分类
机械硬盘（HDD）和固态硬盘（SSD）。
外存储器
应用
作为计算机的主要存储设备。
特点
容量大、价格低、速度慢、数据可长期保存。
外存储器
分类
CD、DVD和蓝光光盘等。
应用
用于数据备份和存储。
高速缓存(Cache)
址和控制信号。
总线按照传输信号类型可以分为 数据总线、地址总线和控制总线。
总线按照连接部件可以分为内部 总线和外部总线，内部总线连接 计算机内部各部件，外部总线连
接计算机与外部设备。
主板的结构与功能
主板的结构包括
处理器插座、内存插槽、扩展插槽、硬盘接口、电源接 口等。
主板的功能包括
提供各部件之间的连接，实现数据传输和控制信号传递 ；保障系统的稳定性和可靠性；提供系统扩展能力。
I/O数据传输方式
优点
CPU可以执行其他任务，适用于高速I/O 设备。
VS
缺点
需要设置中断控制器，实现起来较为复杂 。
I/O数据传输方式
优点
CPU不直接参与数据传输，适用于大数据块 传输。
缺点
需要设置DMA控制器，成本较高。
I/O设备控制方式
要点一
优点
简单、易于实现。
要点二
缺点
CPU效率低下，适用于慢速I/O设备。
计算机组成原理(本全ppt)
• 计算机系统概述 • 中央处理器(CPU) • 存储器系统 • 输入输出系统(I/O) • 总线与主板 • 计算机系统性能评价与优化
01
计算机系统概述
计算机的发展历程
计算机组成原理课件第08章
一、接口的功能和组成
1、总线连接方式的I/O接口电路 、总线连接方式的 接口电路 在总线结构的计算机系统中，每一台 I/O设备都是通过I/O接口挂到系统总线上 的。如图示：
数据线： 数据线：传送数据信息 ，其根数一般等于存储 字长的位数或字符的位 数。双向。 设备选择线： 设备选择线：传送设备 码，其根数取决于I/O指 令中设备码的位数。单 向。 命令线： 命令线：传输CPU向设 备发出的各种命令信号 ，其根数与命令信号多 少有关。单向总线。 状态线： 状态线：向主机报告I/O 设备状态的信号线。单 向总线。
CPU在任何瞬间只能接受一个中断源 CPU在任何瞬间只能接受一个中断源 的请求。 的请求。因此，当多个中断源提出中断请 求时，CPU必须对各中断源的请求进行排 队，且只能接受级别最高的中断源的请求 ，不允许级别低的中断源中断正在运行的 中断服务程序。此时，就可用MASK来改 变中断源的优先级别。 另外，CPU总是在统一的时间，即执 CPU总是在统一的时间， 总是在统一的时间 行每一条指令的最后时刻， 行每一条指令的最后时刻，查询所有设备 是否有中断请求。 是否有中断请求。 接口电路中D、INTR、MASK和中断 查询信号的关系如图示：
2、排队器 、 当多个中断源同时向CPU提出请求时，经 排队器的排队，只有优先级高的中断源排上 队，这样就能实现CPU按中断源优先级的高 低响应中断请求。 下图是设在各个接口电路中的排队电路— —链式排队器。
其中首尾相接的虚线部分组成的门电路是排 当各中断源均无中断请求时，各INTRi 为高电 队器的核心，由一个非门和一个与非门构成。 平，其INTP1 '、 INTP2' 、 INTP3 '……均为高电平 中断源优先级最高的是1号中断源。当多个中 。一旦某中断源提出中断请求,就迫使比其优先级 断源提出中断请求时，排队器输出端INTPi， 低的中断源之INTPi '变为低电平，封锁其发中断 只有一个为高电平，表示该中断源排上队。 请求。
计算机组成原理 第五章 IO系统-3中断
地址线
数据线 数据线 数据线
寄存器选择
命令字R
命令 状态 数据
状态字R
数据缓冲器
外 部 设 备
接口板 控制逻辑
INT INTA D7~0
IRQi
中断控制器 （8259）
IRQ0
IRQ7
M
CPU
主机板
状态字格式的拟定： 用代码表示各种状态。 （4）数据缓冲器 传送数据，实现缓冲。 （5）控制逻辑 请求信号产生逻辑 电平转换逻辑 串-并转换逻辑(串口) 针对设备特性的逻辑 （6）公用中断控制器 接收外设请求，判优， 送出公共请求； 接收中断批准，送出中 断号（中断类型码）。
中断号寄存器
中 断 服 务 寄 存 器
优 先 级 裁 决 器
中 断 请 求 寄 存 器
优先级高
IRQ0
IRQ7
优先级低
中断屏蔽寄存器
8259
中断请求 8259 （未屏蔽的请求判优,生成相应中断号） 公共请求INT CPU 中断源的序号 （CPU响应后，取回中断号，转入相应服务程序。）
3.中断响应 （1）响应条件
中断源来自主机外部
该类请求与屏蔽字无 关；请求的响应与开/ 关中断无关。
（3）可屏蔽中断与非屏蔽中断
（4）向量中断与非向量中断 由软件提供服务程序
由硬件提供服务程序入口地址
4.中断典型应用 （1）管理中、低速I/O操作 （2）处理故障 （3）实时处理
2024版《计算机组成原理》ppt课件
《计算机组成原理》ppt课件目录•计算机系统概述•数字逻辑基础•计算机各部件的功能和组成•指令系统•CPU的结构和功能•存储器的层次结构•计算机组成原理的应用和发展01计算机系统概述Part计算机的发展历程第一代计算机（1946-1957）电子管时代，采用电子管作为基本元件，体积大、功耗高、可靠性差。
第二代计算机（1958-1964）晶体管时代，采用晶体管作为基本元件，体积减小、功耗降低、可靠性提高。
第三代计算机（1965-1970）集成电路时代，采用中小规模集成电路，使得计算机体积更小、功耗更低、可靠性更高。
第四代计算机（1971年至今）大规模和超大规模集成电路时代，计算机性能得到极大提升，应用领域不断扩展。
计算机系统的层次结构微程序机器级微指令由硬件直接执行，微程序由微指令构成，用于描述机器指令。
高级语言级用高级语言编写程序，通过编译或解释程序翻译成机器语言程序或汇编语言程序。
传统机器级用微程序解释机器指令系统，提供传统机器级虚拟机器。
汇编语言级用汇编语言编写程序，通过汇编程序翻译成机器语言程序。
操作系统级通过系统调用实现操作系统功能，提供扩展机器。
计算机的性能指标机器字长指CPU一次能处理数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关。
字长越长，数的表示范围越大，精度也越高。
存储容量包括主存容量和辅存容量。
主存容量通常以字节为单位，辅存容量通常以位为单位。
存储容量越大，系统能存储的信息就越多。
运算速度用每秒钟所能执行的指令条数来表示，单位通常用MIPS（百万条指令/秒）。
运算速度越快，系统处理任务的能力越强。
02数字逻辑基础Part数制与编码数制的基本概念介绍二进制、十进制、十六进制等数制的基本概念及转换方法。
编码方式详细阐述原码、反码、补码等编码方式及其在计算机中的应用。
数的定点与浮点表示解释定点数与浮点数的表示方法，包括整数和实数的表示。
1 2 3引入逻辑变量和逻辑函数的概念，为后续的逻辑运算打下基础。
计算机原理软硬中断实例
计算机原理软硬中断实例
软中断和硬中断是计算机系统中处理外部事件的两种不同方式。
软中断是由CPU执行的特殊指令，用于请求操作系统执行特定
的任务或服务。
例如，在Linux系统中，软中断可以由用户空间程
序通过系统调用触发，以请求操作系统执行特定的内核功能。
另一
个例子是在网络编程中，当数据包到达时，操作系统会生成软中断
来处理网络数据包。
硬中断是由计算机硬件设备（如网卡、键盘、定时器等）发送
给CPU的信号，用于通知CPU发生了特定的事件。
例如，当键盘被
按下时，键盘控制器会发送一个硬中断给CPU，以通知操作系统有
按键事件发生。
一个常见的软中断和硬中断的实例是计时器中断。
硬件定时器
可以定期发送硬中断给CPU，以便操作系统可以执行定时任务，比
如更新系统时间或执行周期性的操作。
另一方面，操作系统也可以
设置一个软定时器，当定时器时间到达时，CPU会执行相应的软中
断处理程序。
总的来说，软中断和硬中断都是计算机系统中用于处理外部事件的重要机制，它们在操作系统和硬件之间起着桥梁的作用，确保系统能够及时、有效地响应外部事件。
计算机中断的概念PPT课件
类型号 0 1 2 3 4 5 8 9 B C D
在表中的地址
说明
00~03H
04~07H
08~0BH
0C~0FH
10~13H 14~17H 20~23H 24~27H
按下Prnt Scrm时产生 指系统时钟，每55ms中断一次 按键压下、提起都要发生
2C~2FH COM2
30~33H COM1
34~37H PRN2
第2章 PC机接口芯片
本章概要
接口电路通常有专用芯片可选。本章介绍4款常用的PC 机接口芯片：
8259：中断管理接口芯片 8253：定时器/计数器接口芯片 8237：DMA控制芯片 8255：并行I/O接口芯片 上述接口芯片最早用于PC/XT中，后来出现的286~ P4，一直保持了这些芯片的功能，并且兼容了它们的I/O 地址。 本章的介绍适用于所有PC机。
.
6
PC/XT机中的硬件中断电路：
8088CPU INTR
8259 中断 控制器
INT
IRQ0 IRQ1 IRQ2 IRQ3 IRQ4 IRQ5 IRQ6 IRQ7
系统时钟 键盘 保留
COM1 COM2 硬盘 软盘 打印机
优先级： IRQ0……IRQ7
80X86机中的硬件中断电路：
8088CPU INTR
中断向量：某中断的服务程序的入口地址。 8086共有256个中断类型号，每一中断类型号对应一个
中断向量。
中断向量表：将256个中断向量用一个线性表存放 一个中断向量占用表中的4个字节，分别存放CS和IP
中断类型号0 中断类型号1 中断类型号2
IP
00000H
CS
00002H
IP
00004H
计算机组成原理中断名词解释(一)
计算机组成原理中断名词解释(一)计算机组成原理中断1. 什么是中断•定义：中断是计算机系统中一种可以改变程序执行流程的事件，可以打断正在执行的程序，并将控制权转移给特定处理程序。
•例子：当一个设备完成了对CPU的请求并需要CPU进行响应时，它会发送一个中断信号，中断处理程序会被触发以处理设备的请求。
2. 中断控制器•定义：中断控制器是计算机系统中的一个硬件设备，它负责将来自不同设备的中断信号进行调度，并确定是否将其传递给CPU进行处理。
•例子：8259A是Intel x86计算机系统中常用的中断控制器，它可以处理多个不同类型的中断，并按优先级将它们传递给CPU。
3. 中断向量表•定义：中断向量表是记录不同中断类型对应中断处理程序入口地址的数据结构，每个中断类型有一个对应的中断向量表项，通常是一个指向中断处理程序的指针。
•例子：在x86架构中，中断向量表是一个位于内存中的256个入口的数组，每个入口存储着对应中断处理程序的地址。
4. 中断处理程序•定义：中断处理程序是一段特定的代码，用于处理特定类型的中断事件。
它会在中断发生时被中断处理器调用，以执行相应的处理逻辑。
•例子：当用户按下键盘上的某个键时，操作系统的键盘中断处理程序会被触发，它会读取键盘输入并将其传递给相应的应用程序。
5. 中断请求线•定义：中断请求线是用于将中断信号通知中断控制器的硬件线路。
不同设备通常使用不同的中断请求线，中断控制器通过检测这些线路上的信号来确定哪些设备发出了中断请求。
•例子：在x86系统中，IRQ0是时钟中断请求线，IRQ1是键盘中断请求线。
6. 中断屏蔽•定义：中断屏蔽是一种机制，通过控制中断控制器，禁止特定的中断类型触发中断处理程序，以防止干扰正在执行的关键任务。
•例子：当计算机执行特定的任务时，操作系统可以屏蔽所有硬盘中断，以确保任务不会被硬盘中断打断。
7. 异常•定义：异常是一种特殊的中断类型，通常指的是由软件错误或非法操作引起的中断事件。
计算机组成原理(本全)ppt课件(2024)
I/O设备的分类
按数据传输方式可分为字符设备和块设备；按设备 共享属性可分为独占设备和共享设备。
I/O接口与I/O设备的连 接方式
包括并行接口和串行接口，其中并行接口传 输速度快，但传输距离短，而串行接口传输 速度慢，但传输距离长。
I/O控制方式与中断技术
I/O控制方式
包括程序查询方式、中断方式和DMA方式。程序查询方 式需要CPU不断查询I/O设备的状态，效率低下；中断方 式可以在I/O设备准备好数据后主动通知CPU，提高了 CPU的利用率；DMA方式则允许I/O设备与内存直接交 换数据，进一步提高了数据传输效率。
计算机的发展
计算机经历了从电子管、晶体管、集成电路到超大规模集成 电路等多个发展阶段，性能和体积不断得到优化和改进。目 前，计算机已广泛应用于各个领域，成为现代社会不可或缺 的工具。
计算机系统的组成
要点一
硬件系统
计算机硬件是计算机系统的物质基础，包括中央处理器、 内存储器、外存储器、输入设备和输出设备等部分。其中 ，中央处理器是计算机的核心部件，负责解释和执行指令 ；内存储器用于暂时存储数据和程序；外存储器用于长期 保存数据和程序；输入设备用于将数据和信息输入到计算 机中；输出设备则将计算机处理结果以人们能够识别的形 式输出。
人们日常生活中最为熟悉的数制，每一位上的数码都是 0~9之间的数字。
十六进制表示法
在二进制基础上发展起来的一种数制，每一位上的数码由 0-9和A-F（对应十进制中的10-15）组成，常用于表示内 存地址和机器码等信息。
数的定点表示与浮点表示
定点表示法
小数点固定在某一位置的数制表示方 法，包括定点整数和定点小数，适用 于表示范围较小的数值。
总线技术
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3
mov dx,offset 中断子程序
mov al,0fh
;设中断程序的类型号为0fh
mov ah,25h
int 21h
cli
;清中断标志位
in al,21h
;读中断屏蔽寄存器（21H为中断屏
蔽寄存器）
and al,7fh
;开放IRQ7中断（0为开放中断）
out 21h,al
sti
中断屏蔽寄存器21H
3210
打
键定
印
时
机
盘器
1
中断处理子程序： (1) 保存工作寄存器 (PUSH) (2) 开中断（ STI ）
(3) 中断处理功能 (4) 关中断（ CLI ） (5) 送中断结束命令（ EOI ,仅对硬中断） (6) 恢复工作寄存器（ POP） (7) 中断返回（ IRET ）
76 5 4
中断命令寄存器20H
EOI
3210
MOV AL, 20H
OUT 20H, AL
达到结束中断 的作用。 2
中断程序设计： data segment mess db ‘it is',0AH,0DH,'$' data ends code segment assume cs:code,ds:data start: mov ax,seg 中断子程序
;置中断标志位
delay:
jmp delay
4
int7: …………. mov al,20h out 20h,al
………….. in al,21h or al,80h out 21h,al
;发出EOI结束中断 ;关闭IR7中断
5
sti mov ah,4ch int 21h next: iret code ends end start
中断程序的编写步骤：
主程序：(1) 设置中断向量 ( DOS调用 AH=25H )
(2) 设置CPU中断允许位
FLAGS中的IF位=1 允许中断 （STI 开中断） =0 禁止中断 （CLI 关中断）
(3) 设置中断屏蔽位
I/O端口 21H 中断屏蔽寄存器 中断屏蔽位=0 允许中断
=1 禁止中断
76 5 4
;置中断标志位 ;返