微型计算机中的先进计算机技术1.34;2.1.1.pptVIP

第*页 电气工程学院 第三节 微型计算机中的先进计算机技术 一、中断技术 中断的主要内容将在第六章介绍。这里先简略介绍与中断有关的几个概念： 中断？ 中断源？ 中断优先级？ 中断嵌套？ 计算机暂停（或称为挂起）正在执行的程序 转去处理随机事件，随机事件处理完毕后，再恢复 执行原来的程序的过程称为中断。 掌握: 每一项先进技术解决什么问题 1.什么是中断？ 目的：提高实时性、实现多任务并发操作 在计算机系统中，一个CPU要处理若干事务： 这就要求采用中断技术，才能作到面面俱到而又不误突发事件的处理时机。 计算机用于测控领域，必然涉及中断。 从程序执行的角度看：CPU正在执行的当前程序被打断，转而执行 为中断源服务的所谓“中断服务程序”（ISR：Interrupt Service Routine）。 这一过程称为中断。通过中断引脚产生的中断，称为外中断或硬中断。 2.中断源？ 产生中断请求的源称为中断源。 3.中断优先级？ 按中断源的轻重缓急来确定CPU响应中断的先后次序 4.中断嵌套？ CPU在执行中断服务程序的过程中，被高优先级的中断源中断，又转入 另一个中断服务程序的操作，叫中断嵌套。 数据采集，运算，显示，处理突发事件，通信，打印…… 重点 下面通过一个实例 解释这几个概念 CPU INTR NMI 中 断 控 制 器 IR1 IR2 IR3 IR4 IR5 IR6 IR7 IR8 同时请求中断（1） 中断请求（2） 中断请求（3） 主程序 IR3 中断服务 程序 IR1 中断服务 程序 NMI 中断服务 程序 IR4 中断服务 程序 加在MNI引脚上的中断 的优先级别高于加在 INTR引脚上的中断 对于INTR引脚而言， IR1最高，IR8最低 *外设发出中断请求的顺序（1）（2）（3）。 *CPU响应某一中断源的中断请求，则转入该中断源对应的中断服务程序 外中断与调用子程序的区别 INTR 中断源 当 前 程 序 *外设随机诱发中断， 转入中断服务程序 *硬、软件配合寻找 入口地址 *寻找入口地址是中断 技术的关键 中断 服务 程序 当前程序 ： CALL SUBR ： ： 子 程 序 SUBR *由CALL指令引起 转入子程序 *预知何时转入子程序 *入口地址直接从 CALL指令中取得 二、流水线技术 目的：提高指令执行速度 分 装发动机2 装外壳1 （空闲） 先看一个例子： 设小轿车由三个步骤组装完成：装发动机，装外壳，装轮子，每个步骤 需要一分钟。可以有两种组装方式： 1. 装发动机—装外壳—装轮子—出车 这种情况每三分钟出一辆轿车 2．设立三个独立的小组，分别完成装发动机、装外壳、装轮子， 采用如下流程： 三分钟出第一辆，之后一分钟出一辆 装发动机1 （空闲） （空闲） 0 1 2 3 4 5 6 装发动机3 装外壳2 装轮子1 出车1 装发动机4 装外壳3 装轮子2 出车2 装发动机5 装外壳4 装轮子3 出车3 装发动机6 装外壳5 装轮子4 出车4 … … … … 甲 乙 丙 **超流水线：一条流水线的深度在5~6级以上，称为超流水线。 80486采用6级流水线 **超标量： 两条以上的流水线 如：取指令——译码、形成地址——取数——执行， 由专用部件分别完成这四个步骤，各步骤并行操作。每条指令所需时间 不变，而总体上加快了指令流的速度 流水线（Pipeline）技术是一种将一条指令的执行过程分解为多个 步骤，并让几条指令的不同步骤操作在时间上重叠，从而实现几条指令 并行处理，提高程序运行速度的技术。每一个步骤均由一个独立的电路 来完成，若干个完成不同操作步骤的电路组成了指令流水线。 三、乱序执行技术 目的：进一步提高程序执行速度 所谓乱序执行（Out of Order Execution）技术就是允许指令按照不同于程序中指定的顺序发送给执行部件，从而加速程序执行过程的一种必威体育精装版技术。它本质上是按数据流驱动原理