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  • 中断方式

    2012-06-18 20:26:00
    中断方式  为了减少程序直接控制方式中CPU等待时间以及提高系统的并行工作程度,用来控制外围设备和内存与CPU之间的数据传送称为中断方式。  1.定义  CPU暂时中止现行程序的执行,转去执行为某个...

    中断方式

      为了减少程序直接控制方式中CPU等待时间以及提高系统的并行工作程度,用来控制外围设备和内存与CPU之间的数据传送称为中断方式。
      1.定义
      CPU暂时中止现行程序的执行,转去执行为某个随机事态服务的中断处理程序.处理完毕后自动恢复原程序的执行.
      2.实质
      程序切换
      方法:
      保存断点,保护现场;
      恢复现场,返回断点.
      时间:
      一条指令结束时切换.
      保证程序的完整性.
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  • 程序中断方式等待键盘I/O时CPU可以先去执行其他程序,I/O完成后I/O控制器向CPU发出中断请求,CPU响应中断请求,并取走数据。程序查询和中断两种控制方式的数据流都是:I/O设备→I/O接口的数据寄存器→数据总线→CPU...

    程序中断方式

    等待键盘I/O时CPU可以先去执行其他程序,I/O完成后I/O控制器向CPU发出中断请求,CPU响应中断请求,并取走数据。

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    程序查询和中断两种控制方式的数据流都是:I/O设备→I/O接口的数据寄存器→数据总线→CPU某寄存器→主存

    也就是说每输入一个字,都需要CPU介入一次。这适合打印机和键盘这种慢速设备,对于快速的设备,如磁盘,如果每输入一个字都需要CPU介入一次,就会导致CPU的频繁介入,即频繁发生中断,CPU需要花大量时间来处理中断服务程序,这就会降低CPU的利用率。

    引入中断技术后如何控制IO设备的读写——程序中断方式的思想

    ①CPU在程序中安排好于某个时刻启动某台外设,然后CPU继续执行原来的程序,不需要轮询检查等待外设准备就绪。

    ②一旦外设完成数据传送的准备工作,就主动向CPU发出中断请求,请求CPU为自己服务。在可以响应中断的条件下,CPU暂时中止正在执行的程序,转去执行中断服务程序为外设服务。

    ③在中断服务程序中完成一次主机与外设之间的数据传送,传送完成后,CPU返回原来的程序。

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    习题

    题型一:分析程序中断方式IO过程

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    注:加5还是不加都可以

    题型二:判断IO设备是否可采用中断方式工作?

    假定某IO设备向CPU传送信息的最高频率为4万次/秒,而相应中断处理程序的执行时间为40us,则该IO设备是否可采用中断方式工作?为什么?

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    题型三:CPU用于设备输入输出时间占整个CPU时间的百分比

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  • 程序中断方式比程序查询方式提高了CPU的工作效率,消除了“踏步”现象。 DMA方式 DMA方式中CPU的工作效率是这三种之中最高的一个。CPU启动I/O后,不必查询I/O是否准备好,当I/O准备就绪后,发出DMA请求,此时CPU不...

    程序查询方式

    程序查询方式要求CPU时刻查询I/O设备,直到I/O设备准备好为止,这种方式CPU工作效率很低。

    程序中断方式

    程序中断方式比程序查询方式提高了CPU的工作效率,消除了“踏步”现象。

    DMA方式

    DMA方式中CPU的工作效率是这三种之中最高的一个。CPU启动I/O后,不必查询I/O是否准备好,当I/O准备就绪后,发出DMA请求,此时CPU不直接参与I/O和主存间的信息交换,只是把外部总线的使用权暂时交付DMA,仍然可以完成自身内部的操作,所以不必中断现行程序,只需暂停一个存取周期访存,CPU效率更高。

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  • ADC中断方式采集电压

    2016-01-30 11:52:55
    ADC中断方式读取数据,中断下读取数据,可以对电压进行方便处理。
  • I/O方式 —— 程序中断方式

    千次阅读 2019-09-01 12:06:01
    一、工作流程 中断请求:中断源向CPU发送中断请求信号。...程序中断方式属于I/O 中断,因此属于外中断。 硬件中断:通过外部的硬件产生的中断。硬件中断属于外中断。 软件中断:通过某条指令产生的中断,...

    一、基本概念


    需要CPU中断自己的任务,转而执行I/O设备与存储器之间的数据传送。

    在这里插入图片描述
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    二、工作流程


    1. 中断请求:中断源向CPU发送中断请求信号。
    2. 中断判优:多个中断源同时提出请求时,通过中断判优逻辑响应一个中断源。
    3. 中断响应及中断隐指令。
    4. 中断服务程序寻址
    5. 执行中断服务程序
      在这里插入图片描述

    步骤一:中断请求

    (1)中断请求分类

    • 程序中断方式属于I/O 中断,因此属于外中断。

    • 硬件中断:通过外部的硬件产生的中断。硬件中断属于外中断。

    • 软件中断:通过某条指令产生的中断,这种中断是可以变成实现的,软件中断属于内中断。
      在这里插入图片描述

    (2)中断请求标记

    • 每个中断源向CPU发出中断请求的时间是随机的。
    • 为了记录中断事件并区分不同的中断源,中断系统需对每个中断源设置中断请求标记触发器INTR,当其状态为“1”时,表示中断源有请求。以方便CPU知道是哪个硬件发起中断请求
    • 这些触发器可组成中断请求标记寄存器,该寄存器可集中在CPU中,也可分散在各个中断源中。

    在这里插入图片描述

    步骤二:中断判优

    中断判优既可以用硬件实现,也可用软件实现

    一般来说,

    1. 硬件故障中断属于最高级,其次是软件中断;
    2. 非屏蔽中断优于可屏蔽中断;
    3. DMA请求优于I/0设备传送的中断请求;
    4. 高速设备优于低速设备;
    5. 输入设备优于输出设备;
    6. 实时设备优于普通设备。

    (1)硬件实现

    硬件实现是通过硬件排队器实现的,它既可以设置在CPU中,也可以分散在各个中断源中
    在这里插入图片描述

    (2)软件实现

    软件实现是通过查询程序实现的。

    在这里插入图片描述

    步骤三:中断响应(中断隐指令)

    CPU响应中断必须满足以下3个条件:

    1. 中断源有中断请求。
    2. CPU允许中断即开中断。
    3. 一条指令执行完毕,且没有更紧迫的任务。

    (1)外中断

    CPU是在统一的时刻,即每条 指令执行阶段结束前 向接口发出 中断查询信号,以获取 I/O 的中断请求,而在每条 指令执行阶段结束时 向接口发出 CPU中断响应

    (2)内中断

    内中断的发生跟指令的执行有关,因此可以在任意时间段响应内中断。

    (3)工作流程

    1. 关中断。在中断服务程序中,为了保护中断现场(即CPU主要寄存器中的内容)期间不被新的中断所打断,必须关中断,从而保证被中断的程序在中断服务程序执行完毕之后能接着正确地执行下去。
    2. 保存断点。为了保证在中断服务程序执行完毕后能正确地返回到原来的程序,必须将原来程序的断点(即程序计数器(PC)的内容)保存起来。可以存入堆栈,也可以存入指定单元。
    3. 引出中断服务程序。引出中断服务程序的实质就是取出中断服务程序的入口地址并传送给程序计数器(PC)。

    在这里插入图片描述

    步骤四:中断服务程序寻址

    不同的设备有不同的中断服务程序,每个中断服务程序都有一个入口地址,CPU必须找到这个入口地址,即中断向量。
    在这里插入图片描述

    【注1】中断向量是中断服务程序的入口地址,中断向量地址是指中断服务程序的入口地址的地址

    【注2】为什么不直接给出中断向量(入口地址),而是给出中断向量地址,再由中断向量地址找到中断向量?

    answer:中断向量地址可以保持不变,而中断向量可以灵活变动,不受硬件限制。

    步骤五:执行中断服务程序

    在执行中断服务程序的过程中,对于单重中断和多重中断有不同的处理方法

    • 单重中断:执行中断服务程序时不响应新的中断请求。

    • 多重中断:又称中断嵌套,执行中断服务程序时可响应新的中断请求。需要用到中断屏蔽技术

    在这里插入图片描述
    中断屏蔽技术主要用于多重中断,CPU要具备多重中断的功能,须满足下列条件。

    1. 在中断服务程序中提前设置开中断指令。
    2. 优先级别高的中断源有权中断优先级别低的中断源。

    每个中断源都有一个屏蔽触发器,所有屏蔽触发器组合在一起,便构成一个屏蔽字寄存器,屏蔽字寄存器的内容称为屏蔽字。屏蔽字设置有以下规则:

    1. 一般用‘1’表示屏蔽,0’表示正常申请。
    2. 每个中断源对应一个屏蔽字(在处理该中断源的中断服务程序时,屏蔽寄存器中的内容为该中断源对应的屏蔽字)。
    3. 屏蔽字中1’越多,优先级越高。每个屏蔽字中至少有一个’1(至少要能屏蔽自身的中断)。

    在这里插入图片描述

    三、程序中断和调用子程序的区别


    两者的根本区别主要表现在服务时间和服务对象上不一样

    1. 调用子程序过程的时间是已知的;程序中断的时间是随机的
    2. 子程序为主程序服务,两者之间是从属关系;程序中断与主程序没有联系,属于平行关系
    3. 主程序调用子程序的过程完全属于软件处理过程;中断处理程序需要软硬件的结合
    4. 子程序的嵌套由堆栈大小限制,中断嵌套由中断处理优先级(对应中断屏蔽字)限制
    展开全文
  • ADC中断方式实现

    2013-05-07 23:23:13
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