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第八章 CPU 的结构和功能 8.1 CPU 的结构 8.2 指 令 周 期 8.3 指 令 流 水 8.4 中断系统 二、中断请求标记和中断判优逻辑 1. 中断请求标记 INTR 一个请求源 一个 INTR 中断请求标记触发器 多个INTR 组成 中断请求标记寄存器 INTR 分散 在各个中断源的 接口电路中 INTR 集中 在 CPU 的中断系统 内 1 2 3 4 5 n 掉电 过热 阶上溢 内存读写校验错 非法除法 键盘 打印机 8.4 2. 中断判优逻辑 ① 分散 在各个中断源的 接口电路中 链式排队器 ② 集中 在 CPU 内 (1) 硬件实现（排队器） 1 1 1 1 1 参见 第五章 INTR1 INTR2 INTR3 INTR4 INTR1 、 INTR2 、 INTR3 、 INTR4 优先级 按 降序 排列 INTP1 INTP2 INTP3 INTP4 8.4 A、B、C 优先级按 降序 排列 (2) 软件实现（程序查询） 否 …… 是否 A 请求？ 是否 B 请求？ 是否 C 请求？ 转 A 的服务程序 入口地址 转 B 的服务程序 入口地址 转 C 的服务程序 入口地址 是 是 是 否 否 8.4 三、中断服务程序入口地址的寻找 1. 硬件向量法 入口地址 200 入口地址 300 入口地址 400 12 H 13 H 14 H 主存 12 H 13 H 14 H JMP 200 JMP 300 JMP 400 主存 向量地址 形成部件 …… …… 中断向量 排队器输出 向量地址 12H、13H、14H 入口地址 200、 300、 400 8.4 2. 软件查询法 中断识别程序（入口地址 M） 地 址 说 明 指 令 M JMP 1# SR 1# D = 1 转1# 服务程序 SKP DZ 2# JMP 2# SR 2# D = 0 跳 2# D = 1 转2# 服务程序 SKP DZ 8# JMP 8# SR 8# D = 0 跳 8# D = 1 转8# 服务程序 八个中断源 1、2、 8 按 降序 排列 …… …… 8.4 SKP DZ 1# 1# D = 0 跳 （D为完成触发器） 四、中断响应 1. 响应中断的 条件 允许中断触发器 EINT = 1 2. 响应中断的 时间 指令执行周期结束时刻由CPU 发查询信号 CPU 中断查询 INTR1 D Q INTR2 D Q INTRn D Q 中断源 1 中断源 2 中断源 n …… 至排队器 8.4 3. 中断隐指令 (1) 保护程序断点 (2) 寻找服务程序入口地址 (3) 硬件 关中断 向量地址 形成部件 INT S Q R EINT S Q R PC 1 ≥1 排队器 … … 断点存于 特定地址（ 0 号地址） 内 断点 进栈 INT 中断标记 EINT 允许中断 R – S 触发器 8.4 向量地址 PC （硬件向量法） 中断识别程序 入口地址 M PC （软件查询法） 五、保护现场和恢复现场 1. 保护现场 2. 恢复现场 寄存器 内容 断点 保护现场 其他服务程序 恢复现场 中断返回 PUSH 视不同请求源而定 POP 中断服务程序 完成 中 断 服 务 程 序 中断隐指令 完成 中断服务程序 完成 8.4 IRET 1. 多重中断的概念 k l m k +1 l +1 m +1 第一次 中断 第二次 中断 第三次 中断 程序断点 k+1 , l+1 , m+1 六、中断屏蔽技术 8.4 * * 8.1 CPU 的结构 8.3 指令流水 8.2 指令周期 8.4 中断系统 一、 CPU 的功能 取指令 分析指令 执行指令，发出各种操作命令 控制程序输入及结果的输出 总线管理 处理异常情况和特殊请求 1. 控制器的功能 2. 运算器的功能 实现算术运算和逻辑运算 指令控制 操作控制 时间控制 数据加工 处理中断 二、CPU 结构框图 PC IR 指令控制 操作控制 时间控制 数据加工 处理中断 ALU 寄存器 中断系统 1. CPU 与系统总线 CU 时序电路 寄存器 ALU 中断 系统 CU CPU 控制总线 数据总线 地址总线 8.1 2. CPU 的内部结构 算术和 布尔逻辑 取反 移位 状态标志 内部 数据总线 C P U 寄存器