计算机组成原理（下） - 图文(7)

TOC为査询链中每个设备的延迟时间;

TA、 TB、 TC分别为设备 A、B、C的服务程序所需的执行时间; TS、TR为保存现场和恢复现场所需时间; 主存的工作周期 TM。 试问:

①分析 CPU处理设备 A、B、C的服务程序所需的执行时间 。 注意: “中断允许”机构在确认一个新中断之前,先要让即将被中断的程序的一条指令执行完毕。

②就这个中断请求环境来说,系统在什么情况下达到中断饱和? 也就是说,在确保请求服务的三个设备都不会丢失信息的条件下,允许出现中断的极限频率有多高? ③ 如果将系统改为多级中断系统,极限频率如何变化 【解】①中断处理过程和各时间段如图8. 7所示。

假定三个设备同时发出中断请求,那么依次分别处理设备 C、B、 A时问如下: tC= 2TM十 TOC十 TS十 TC十 TR tB= 2TM十2TOC十 TS十 TB十 TR tA= 2TM十3TOC十 TS十 TA十 TR

②三个设备所花的总时间为: T= tC十tB十tA。

T是达到中断饱和的最小时间,即中断极限频率为 f=1/T 。

③ 系统改为多级中断系统,对中断极限频率有影响(重新计算 tC、tB、 tA) 。 17. CPU响应中断应具备哪些条件?画出中断处理过程流程图 。 【解】 响应中断的条件:

① 在 CPU内部设置的“中断屏蔽”触发器必须是开放的 。

②外设有中断请求时,“中断请求”触发器必须处于“ 1 ”状态,保持中断请求信号 。 ③ 外设(接口)“中断允许”触发器必须为“1” ,这样才能把外设中断请求送至 CPU。 ④ 当上述三个条件具备时, CPU现行指令结束的最后一个状态周期响应中断 。 中断处理过程流程图如图8. 8所示。

18.某机用于生产过程中的温度数据采集,每个采集器含有8位数据缓冲寄存器一个,比较器一个,能与给定范围比较,可发出“温度过低”或“温度过高”信号 。 如图8. 9所示,主机采用外设单独编址方式,四个采集器公用一个设备码,共一个接口 。

①如果采用程序査询方式工作,请拟定该接口的方案 。

②如果采用中断方式,如何改进该接口(如何产生中断请求) 。 ③ 请简述在中断方式下的工作原理 。

【解】如图8. 10所示。

① 口中设置了一个状态字,用来存储四个采集器的比较结果,每个采集器对应两个 bit位,分

别表示: 00一正常、10一过低、11一过高。 由于四个采集器公用一个设备码,所以在接口中设置了一个控制字,来指示后续读操作的对象,使用了三个 bit位,分别表示: 100一读状态、000一读采集器0的缓冲、001一读采集器1的缓冲、010一读采集器2的缓冲、011_ 读采集器 0的缓冲。

② 如果采用中断方式需要在接口中添加一个中断逻辑。写控制字时清除中断请求。

控制字的三 bit编码中增加: 110_禁止中断、111允许中断,这两个编码的译码信号将控制中断逻辑中的 EI。 中断逻辑中的请求信号由状态字产生,8bit位中只要有一个“1”(假设不会错误产生 01的状态,只有 00、10、11) ,就产生中断请求 。

③在初始化时写入控制字“111”,中断逻辑中的 EI被设置为允许中断 。 采集器监视温度变化,并实时修改状态字: 正常-00、过低-10、过高-11 。 如果有异常,即至少有一个采集器产生了过高或过低,状态字中就会出现一个“1”,中断逻辑中的请求被设置,向 CPU 请求中断。 CPU响应中断,进入中断服务程序,先写控制字100读状态,再读取,取出的是状态字;检査状态字,看看是哪个或哪几个采集器异常,如果确实有异常再读取采集器当前的温度数值,方法仍然是:先送控制字 000、001、010或 011 ,再读取。

19. 用微处理器构成一个数据采集系统。 输人设备数据准备好后, 将给出就绪READY脉冲状态信号并送出八位并行数据 。 请设计中断方式的输人接口电路, 给出逻辑框图并说明数据输入过程。

【解】输入接口电路如图8. 11所示。

① 8位数据锁存器和8位三态缓冲器用作数据缓冲寄存器暂存输入数据,这二者也可使

用一片三态缓冲锁存器实现 。

② 使用一个 D触发器作为中断请求触发器。

③ 地址译码逻辑用于产生读数据和清除中断请求触发器的端口地址选择信号 。 …… 此处隐藏：118字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……