第七章输入输出系统[二]技术分析.ppt

7.3.2程序中断方式的接口电路一、中断请求触发器和中断屏蔽触发器 接口电路中,每台外设都相应配备一个中断请求触发器(INTR),完成触发器D,中断屏蔽触发器MASK; 中断请求触发器的作用是存放设备的中断请求; 中断屏蔽触发器MASK的作用是,当MASK=1时,封锁其中断源的请求; 中断请求触发器和中断屏蔽触发器在接口电路中成对出现; 一、中断请求触发器和中断屏蔽触发器 当设备本身准备就绪,完成触发器D =1,且该设备未被屏蔽(MASK=0),CPU的中断查询信号可将中断请求触发器置“1”(INTR=1). 各个中断源均有对应的中断请求触发器,它们可以分散在各个中断接口电路内(如图7.15所示),也可以集中在CPU的中断系统中,构成一个中断请求寄存器,如图7.10所示. 寄存器中n位分别对应n个中断源的中断请求. 中断屏蔽触发器的情况亦然. 二、中断请求信号的传送 1、独立请求线：各个中断源单独设置自己的中断请求线,每条中断请求线直接送往CPU. 特点：CPU接到中断请求的 同时就知道了中断源是谁,故响应 速度快,但CPU能连接的中断请求 线数目有限,中断源难于扩充. 2、公共请求线：各个中断源的中断请求信号通过三态门电路汇集到一根公共中断请求线上。特点：在负载允许的情况下中断源的数目可以随意扩充；但CPU在接到中断请求后必须通过软件或硬件的方法来识别中断源进而再找到中断服务程序的入口地址。 3、二维结构：同一优先级别的中断源，采用一根公共的请求线；不同请求线上的中断源优先级别不同。 三、中断判优逻辑 中断系统在任一时刻,只能响应一个中断源的请求; CPU必须给予不同的中断源不同等级的优先级别.当多个中断源同时向CPU提出请求时, CPU按照优先级别的高低(中断判优) 予以响应; 中断判优可以采用硬件和软件两种方法. 1、软件判优 通过编写查询程序实现,即查询各中断请求触发器的状态; 程序查询的次序,即为CPU响应的优先级别. 优点：软件判优方法简单,可以灵活地修改中断源的优先级别; 缺点：不管外设是否有中断请求都需按次序逐一询问,效率低,适用于中低速外设. 2、硬件判优 采用硬件判优电路实现中断优先级的判定可以节省CPU时间,速度快但成本高. 根据中断请求信号的传送方式不同有不同的优先排队电路,常见的方案有:独立请求线的优先排队电路、公共请求线的优先排队电路等. 共同特点:优先级别高的中断请求将自动封锁优先级别低的中断请求的处理. 中断的串行排队优先识别的工作原理如下： 所有中断源的中断请求INTR1，INTR2，…，通过一条中断请求线INTR送CPU； 在开中断的情况下,CPU在当前指令执行结束时,响应中断请求,发出INTA信号； INTA信号串行的一次连接所有的中断源； 若某设备没有中断请求,该设备将中断响应信号INTA传送给下一设备; 若某设备有中断请求,该设备就封锁INTA信号,不再往下传送, 同时产生该设备的中断允许信号INTRi‘,并将其送往向量地址编码器; 编码器可产生对应中断源的向量地址. 串行排队链法的特点 Θ硬件实现简单; Θ硬件连接固定后,中断源的优先次序就固定不变； Θ故障敏感； Θ响应速度慢——一条响应线上串行确定中断源. 独立请求方式的排队优先识别及向量编码线路的工作原理如下： 每个中断源的中断请求信号保存在“中断请求触发器”中,可能有若干中断请求信号INTRi进入排队电路; 排队电路优先级别最高的中断源会封锁级别低的中断源的中断请求,只有其对应的输出线IRNT’i上给出“1”信号,并将其送往向量地址编码器, 而其他各线为“0”信号; 编码器可产生对应中断源的向量地址. 四、中断服务程序入口地址的获取方法 不同的中断源,对应不同中断服务程序； 获取该中断服务程序的入口地址,是中断处理的核心; 入口地址的获取方法有两种：硬件向量法和软件查询法. 1、软件查询法 原理：用软件寻找中断服务程序入口地址; 由程序员实现确定各中断源对应的中断服务程序入口地址; 查询流程见图7.11; 当查到某一中断源有中断请求时, 接着安排一条转移指令,直接指向该中断源的中断服务程序入口地址. 特点：灵活,但查询时间较长. 2、硬件向量法 原理：利用硬件产生向量地址,再由向量地址找到中断服务程序的入口地址; 向量地址由向量地址形成部件产生; 由向量地址寻找中断服务程序入口地址,通常采用两种方法； 一种如7.8所示,在内存中设置向量地址表,存储单元的地址为向量地址,其内容为入口地址(中断向量)； 另一种方法,如图7.14所示： 在向量地址内存放一条 无条件转移指令； CPU响