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计算机科学与技术专业 计算机组成原理 武汉科技大学 计算机科学与技术学院 第八章 输入输出系统 本章内容 8.1 外围设备的定时方式与信息交换方式 8.2 程序中断方式 8.3 DMA方式 8.4 通道方式 8.5 通用I/O标准接口 (2)执行设备B的中断服务程序时IM2IM1IM0=111；执行设备D的中断服务程序时， IM2IM1IM0 =011。 (3)每一级的IM标志不能对某个优先级的个别设备进行单独屏蔽。可将接口中的EI(中断允许)标志清“0”，它禁止设备发出中断请求。 (4)要使设备C的中断请求及时得到响应，可将设备C从第2级取出来，单独放在第3级上，使第3级的优先级最高，即令IM3=0即可。 【例2】参见例1所示的系统，只考虑A，B，C三个设备组成的单级中断结构，它要求CPU在执行完当前指令时对中断请求进行服务。假设：(1)CPU“中断批准”机构在响应一个新的 中断之前，先要让被中断的程序的一条指令一定要执行完毕；(2)TDC为查询链中每个设备的延迟时间；(3)TA，TB，TC分别为设备A，B，C的服务程序所需的执行时间； (4)TS,TR为保存现场和恢复现场所需的时间；(5)主存工作周期为TM。 试问：就这个中断请求环境来说，系统在什么情况下达到中断饱和?  【解】参阅8.2.1小节的中断处理流程，并假设执行一条指令的时间也为TM。如果三个设备同时发出中断请求，那么依次分别处理设备A、设备B、设备C的时间如下： tA = 2TM + TDC + TS + TA + TR　　　tB = 2TM + 2TDC + TS + TB + TR tC = 2TM + 3TDC + TS + TC + TR 处理三个设备所需的总时间为：T=tA+tB+tC T是达到中断饱和的最小时间，即中断极限频率为：f=1/T 　　8259中断控制器是一个集成电路芯片，它将中断接口与优级判断等功能汇集于一身，常用于微型机系统。其内部结构如图： 8.2.5 中断控制器 　　　 8259的中断优先级选择方式有四种： (1)完全嵌套方式：是一种固定优先级方式，连至IR0设备优先级最高，IR7的优先级最低。这种固定优先级方式对级别低的中断不利，在有些情况下最低级别的中断请求可能一直不能被处理。 (2)轮换优先级方式A：每个级别的中断保证有机会被处理，将给定的中断级别处理完后，立即把它放到最低级别的位置上去。 (3) 轮换优先级方式B：要求CPU可在任何时间规定最优优先级，然后顺序地规定其他IR线上的优先级。 (4)查询方式：由CPU访问8259的中断状态寄存器，一个状态字能表示出正在请求中断的最高优先级IR线，并能表示出中断请求是否有效。 8259提供了两种屏蔽方式： (1)简单屏蔽方式：提供8位屏蔽字，每位对应着各自的IR线。被置位的任一位则禁止了对应IR线上的中断。 (2)特殊屏蔽方式：允许CPU让来自低优先级的外设中断请求去中断高优先级的服务程序。当8位屏蔽位的某位置“0”时，例如屏蔽字说明IR4和IR5线上的中断请求可中断任何高级别的中断服务程序。 1.中断类型 中断 通常称为外部中断，它是由CPU的外部硬件信号引发的。有两种情况 ： (1)可屏蔽中断：CPU的INTR引脚收到中断请求信号，如果CPU中标志寄存器IF=1时，可引发中断；IF=0时，中断请求信号在CPU内部被禁止。 (2)非屏蔽中断：CPU的NMI引脚收到的中断请求信号而引发的中断，这类中断不能被禁止。 异常 通常称为异常中断，它是由指令执行引发的。有两种情况： (1)执行异常： CPU执行一条指令过程中出现错误、故障等不正常条件引发的中断； (2)执行软件中断指令： 如执行INT 0，INT 3，INT n等指令，执行时产生异常中断。 8.2.6　奔腾中断机制 　　　　　 　　详细分类的话，pentium共有256种中断和异常。每种中断给予一个编号，称为中断向量号(0—255)，以便发生中断时，程序转向相应的中断服务子程序入口地址。 　　当有一个以上的异常或中断发生时，CPU以一个预先确定的优先顺序为它们先后进行服务。中断优先级分为5级。异常中断的优先级高于外部中断的级，这是因为异常中断发生在取一条指令或译码一条指令或执行一条指令时出现故障的情况下，情况更为紧急。 2.中断服务子程序进入过程 　　中断服务子程序的入口地址信息存于中断向量号检索表内。实模式为中断向量表IVT，保护模式为中断描述符表IDT。 CPU识别中断类型取得中断向量号的途径有三种： (1)指令给出，如软件中断指令INT n 中的n即为中断向量号。 (2)外部提供：可屏蔽中断是在CPU接收到INTR信号时产生一个中断识别周期，接收