计算机组成原理第八章CPU结构与功能课件.ppt

例9.3 设某计算机的CPU主频为8MHz,每个机器周期平均含2个时钟周期，每条指令的指令周期平均有2.5个机器周期，试问该机的平均指令执行速度为多少MIPS？ 若主频不变，每个机器周期平均含4个时钟周期，每条指令的指令周期平均含有5个机器周期，则该机的平均指令执行速度又是多少MIPS，由此可以得出什么结论？ 产生不同微操作命令序列所用的时序控制方式 1. 同步控制方式 任一微操作均由 统一基准时标 的时序信号控制 CLK 机器周期 机器周期 机器周期 （取指令） （取有效地址） （执行指令） 指令周期 T0 T1 T2 T3 T0 T1 T2 T3 T0 T1 T2 T3 (1) 采用 定长 的机器周期 以 最长 的 微操作序列 和 最繁 的微操作作为 标准 机器周期内 节拍数相同 (2) 采用不定长的机器周期 机器周期 机器周期 （取指令） （执行指令） T0 T1 T2 T3 T0 T1 T2 T3 T T 延长 机器周期内 节拍数不等 (3) 采用中央控制和局部控制相结合的方法 T0 T1 T2 T3 T0 T1 T2 中央控制节拍 T3 T0 T1 中央控制节拍 机器周期 执行周期 指令周期 取指周期 T0 T1 T2 T3 局部控制的节拍宽度与 中央控制的节拍宽度一致 T* T* T* 局部控制节拍 … 2. 异步控制方式 无基准时标信号 无固定的周期节拍和严格的时钟同步 采用 应答方式 8.4 中断系统 一、概述 1. 引起中断的各种因素 (1) 人为设置的中断 (2) 程序性事故 如 转管指令 溢出、操作码不能识别、除法非法 (5) 外部事件 (4) I/O 设备 (3) 硬件故障 用 键盘中断 现行程序 转管指令 … … 管理程序 二、中断工作过程 1. 中断请求 多个INTR 组成 中断请求标记寄存器 1 2 3 4 5 n 掉电 过热 阶上溢 主存读写校验错 非法除法 键盘输入 打印机输出 2. 中断判优 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） (2) 软件实现（程序查询） 3. 中断响应 中断响应条件 中断隐指令 4、中断服务 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 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 5、中断返回 IRET 中断程序1 …….. 中断程序2 200 300 主存 400 中断程序3 1. 多重中断概念 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 三、中断屏蔽技术 2. 实现多重中断条件 B、C A 中断 请求 主程序 (2) 优先级别高 的中断源 有权中断优先级别低 的中断源 (1) 提前 设置 开中断 指令 A B C D 中断服务程序 （ A、B、 C、 D 优先级按 降序 排列） D 3. 屏蔽技术 对于每个中断源来说，有一个中断请求触发器和一个中断屏蔽触发器. 将所有中断的中断屏蔽寄存器组合，构成中断屏蔽字，屏蔽字与中断源的优先级一一对应。 (2) 屏蔽字 　优先级 屏 蔽 字 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 … 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 2 3 4 5 6 15 16 … 16个中断源 1，2，3 ， 16 按 降序 排列 … 屏蔽技术可改变处理优先等级 响应优先级 响应优先级 A→B→C→D 降序排列 不可