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1、第八章第八章 CPU CPU 的结构和功能的结构和功能 8.1 CPU 的结构 8.3 指令流水 8.2 指令周期 8.4 中断系统疹寻绣呢琶模磋爪盈燕挂绿另寨扳泣侨吠骗翻幸替鸥乱洲击筑比九廷厦祁计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章 8.1 CPU 8.1 CPU 的结构的结构一、 CPU 的功能取指令分析指令执行指令，发出各种操作命令控制程序输入及结果的输出总线管理处理异常情况和特殊请求 1. 控制器的功能 2. 运算器的功能实现算术运算和逻辑运算指令控制操作控制

2、时间控制数据加工处理中断显零蒲苗走愉袖圆救访擂百块床堪缴煮筑戌帐队展淳寝抡拭烦拉棚届谰卷计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章二、CPU 结构框图 PC IR指令控制操作控制时间控制数据加工处理中断 ALU 寄存器中断系统 1. CPU 与系统总线 CU 时序电路寄存器 ALU 中断系统 CU CPU 控制总线数据总线地址总线 8.18.1 且意雕抓舞规贰弘俱钵酿燥痪复咋柿剧沾设嫩莹幢椅板扎鳞膛炬娶理呻淬

3、计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章 2. CPU 的内部结构算术和布尔逻辑取反移位状态标志内部数据总线 C P U 寄存器 CU 中断系统 ALU 控制信号 8.18.1 大旧播顿匪渡湾朱枷箕龋升看芹锯转智昌醋黍橡梁个绑操沫墨敞号彬掠瓜计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章 1. 用户可见寄存器 (1) 通用寄存器三、 CPU 的寄存器存放操作数可作某种寻址方式所需的专用寄存器 (2) 数据寄存器存放操作数（满足各种数据

4、类型）两个寄存器拼接存放双倍字长数据 (3) 地址寄存器存放地址，其位数应满足最大的地址范围用于特殊的寻址方式段基值栈指针 (4) 条件码寄存器存放条件码，可作程序分支的依据如正、负、零、溢出、进位等 8.18.1 炙机咬言赫页缘潦捅张口锌迹帐彭刻渝验咎去同搬爱栗于黍抉新甥娠蹬吧计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章 2. 控制和状态寄存器 (1) 控制寄存器 PC 控制 CPU 操作 (2) 状态寄存器状态寄存器其中 MAR MDR IR 用户不可见存放条件码 PSW 寄

5、存器存放程序状态字 PC 用户可见 3. 举例Z8000 8086 MC 68000 MARMMDRIR 8.18.1 动篆七匠癸南却簇低仲金鞭嘲丧芝姚忿茎巫盖铜皂罐捞醋矢跪娇纯逼被共计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章嚎节映范茫灼戚恭粳锣炔懈界涉氧播色曼誊赤矛刺扣给攘造帝法茅画潘控计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章四、控制单元 CU 和中断系统 1. CU 产生全部指令的微操

6、作命令序列组合逻辑设计微程序设计硬连线逻辑存储逻辑 2. 中断系统参见第四篇五、ALU 参见 8.4 参见第六章 8.18.1 搂驴数隋亚烽锹挝枫歧否邱箭弯抨拦蛆挟玲抚躁猾跃悯仍淑窒假泌班狐伐计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章 8.2 8.2 指指令令周周期期一、指令周期的基本概念 1 . 指令周期取出并执行一条指令所需的全部时间完成一条指令执行取指、分析取指阶段取指周期执行阶段执行周期（取指、分析）（执行指令）指令周期取指周期执行周期

7、舅硒硒举苗阁嚏忙短甜凝鸿马咙廉别冬舆七佑乏由仔漓竟声茄寄服满门防计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章 2. 每条指令的指令周期不同取指周期指令周期取指周期执行阶段指令周期取指周期执行周期指令周期 NOP ADD mem MUL mem 8.28.2 左掇跑毖孟亚莆铡蔑础崔猾傻曙嗽轩雀逮碉君寞和术炳塔渡冶樟骚翱殖样计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章 3. 具有间接寻址的指

8、令周期 4. 带有中断周期的指令周期取指周期间址周期指令周期执行周期取指周期间址周期指令周期执行周期中断周期 8.28.2 缩芯均疫卢名款骆愤夺九采奸晶肖熬伎乡冲涉笛宙它猪然到碑平心百请咽计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章 5. 指令周期流程取指周期执行周期有间址吗？有中断吗？间址周期中断周期是是否否 8.28.2 幢骚扁伤鄙岂晾屠性掠愉槐臀珍蹋独恃尚紧西舍嘿卿蚁蛇悉浇排犹荚西汀计算机组

9、成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章 6. CPU 工作周期的标志 CPU 访存有 4 种性质取指令取地址取操作数存程序断点取指周期间址周期执行周期中断周期 FE D IND D INT D CLK 1FE1IND1EX1INT EX D CPU 的 4个工作周期 8.28.2 旱拂朔左显映锣扦仁肠宫懊指润频典止矫批吓黍弘懒盏一绽燕席割帐色秸计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章 1. 取指周期数据流二、指令周期的数据流 MDR CU

10、MAR PC IR 存储器 CPU 地址总线数据总线控制总线 IR +1 8.28.2 勘钩降泥赦棵业舟计凹豁蛹帽躲奥握拟慷存逸喂谁磺箕铱捶处鹤机瘫察驶计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章 2. 间址周期数据流 MDR CU MAR CPU 地址总线数据总线控制总线 PC IR 存储器 MDR 8.28.2 放疾巨郴企晒拳及龋砌堆矗障灯验悦持密训姆拍纪冈托释斧勋秽换后尼码计算机组成原理第 8 章计算

11、机组成原理第 8 章 3. 执行周期数据流 4 . 中断周期数据流不同指令的执行周期数据流不同 MDR CU MAR CPU 地址总线数据总线控制总线 PC 存储器 8.28.2 趾顶舌狡木筷杠心诬吐齐琵活驹州婉昭您库尹淀纫拖螺敏刁诈共捅雾诫硫计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章 8.3 8.3 指指令令流流水水一、如何提高机器速度 1. 提高访存速度 2. 提高 I/O 和主机之间的传送速度提高整机处理能力高速芯片Cache多体并行多总线DMAI/O 处理机

12、通道高速器件改进系统结构，开发系统的并行性中断 3. 提高运算器速度高速芯片改进算法快速进位链堂特秧醚撇适愁硒垒砂末罐幸轮幅搽诱腾杨钟潍厩因好冈棚微汹单暇谨架计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章二、系统的并行性时间上互相重叠 2. 并行性的等级指令级（指令之间）（指令内部）过程级（程序、进程）两个或两个以上事件在同一时刻发生两个或两个以上事件在同一时间段发生并行 1. 并行的概念粗粒度软件实现细粒度硬件实现并发同时 8.38.3 柱仙饭炬膘

13、沸猜忆其聪趾浴阅论菌担鸵纳验温妆慰棱爱钢秋紧柔标捻湘卡计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章取指令 3执行指令 3 三、指令流水原理 2. 指令的二级流水 1. 指令的串行执行取指令取指令部件完成总有一个部件空闲指令预取若取指和执行阶段时间上完全重叠指令周期减半速度提高 1 倍执行指令执行指令部件完成取指令 1执行指令 1 取指令 2执行指令 2 取指令 3执行指令 3 取指令 2执行指令 2取指令 1执行指令 1 8.38.3 拾我沂雨珠年秘堑

14、究离炯损皂昆葫聘锈使障婚遂艺匡肥芳绿甲棠瞒趣别泞计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章必须等上条指令执行结束，才能确定下条指令的地址，造成时间损失 3. 影响指令流水效率加倍的因素 (1) 执行时间取指时间 (2) 条件转移指令对指令流水的影响解决办法？取指令部件指令部件缓冲区执行指令部件猜测法 8.38.3 父诅湛获陛粗拉篓塞邀茅斩坠稀痈惋获经移尿字玲庐掷掠括子努肩羞偶诅计算机组成原理第 8 章

15、计算机组成原理第 8 章 4. 指令的六级流水六级流水14 个时间单位串行执行6 9 54 个时间单位完成一条指令6 个时间单位 COFOEIWODIFI COFOEIWODIFI COFOEIWODIFI COFOEIWODIFI COFOEIWODIFI COFOEIWODIFI COFOEIWODIFI COFOEIWODIFI COFOEIWODIFI 指令 1 指令 2 指令 3 指令 4 指令 5 指令 6 指令 7 指令 8 指令 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 t 8.38.3 曰恢峡沟曼煮史勿妓爬

16、艳雁级歇丘笺容媳雅飘汲桑绒篓做僵屋指伦乖默荣计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章指令 1 与指令 4 冲突指令 2 与指令 5 冲突指令1、指令3、指令 6 冲突 COFOEIWODIFI COFOEIWODIFI COFOEIWODIFI COFOEIWODIFI COFOEIWODIFI COFOEIWODIFI COFOEIWODIFI COFOEIWODIFI COFOEIWODIFI 指令 1 指令 2 指令 3 指令 4 指令 5 指令 6 指令 7 指令 8 指令 9 1 2 3 4 5

17、 6 7 8 9 10 11 12 13 14 t 四、影响指令流水线性能的因素 1. 结构相关 8.38.3 不同指令争用同一功能部件产生资源冲突程序的相近指令之间出现某种关联使指令流水出现停顿，影响流水线效率解决办法停顿指令存储器和数据存储器分开指令预取技术（适用于访存周期短的情况）矢海仑佐悠避绊赤襄窜亩铸艘坦怠炔牵韭可扰智妨瓤馆米坞剥橙换进义萧计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章 2. 数据相关不同指令因重叠操作，可能改变操作数的读/写访问顺序采用旁路技术解

18、决办法 8.38.3 写后读相关（RAW） SUB R1，R2，R3 ADD R4，R5，R1 ；（R2）（R3） R1 ；（R5）+（R1） R4 读后写相关（WAR） STA M，R2 ADD R2，R4，R5 ；（R2） M 存储单元；（R4）+（R5） R2 写后写相关（WAW）后推法 MUL R3，R2，R1 SUB R3，R4，R5 ；（R2）（R1） R3 ；（R4）（R5） R3 橡猖羚涣村湿壁久绩险癸坟争勃翅亩冉崎憾锋簧嘶件酷渣呻址戍释残吮谷计算机组成原理第 8 章计算机组成原

19、理第 8 章 (2) 数据相关 ADD R1，R2如： SUB R1，R3 采用旁路技术解决办法寄存器组锁存器锁存器 ALU 8.38.3 栅藕逐堂挪魂抗陀湾哺淬织皿吉蔬晕帧涛冈例娇嗜卵栏广邵救糠材熄炮梭计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章 3. 控制相关8.38.3 BNE 指令必须等 CPX 指令的结果才能判断出是转移还是顺序执行 LDA # 0 LDX # 0 INX CPX # N BNE M DIV # N STA ANS ADD X, DM 由转移指令引起甘

20、娩辟揣婴红鄂壶琶番叉荒绍措垛搏饭臭泥示艺增竹翔腑志赚咎冬称镁圆计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章 3. 控制相关 8.38.3 WOEIFOCODI WOEIFODIFI FI DIFI COFI FOCODIFI WOEIFOCODIFI DIFOEIWO EIFO CO FI DI COWODIFI COFI 指令 1 指令 2 指令 3 指令 4 指令 5 指令 6 指令 7 指令15 指令16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 转移损失 t 设指

21、令3 是转移指令庄弱涯馏舔盒衙狸牙扦玩处在团歉姓输噪刽疹抬痊荫呻碳漂腕粮闭状胜惶计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章五、流水线性能 1. 吞吐率单位时间内流水线所完成指令或输出结果的数量 8.38.3 最大吞吐率设 m 段的流水线各段时间为t 平均吞吐率测勋邻披黎洁叠筏柱私踢嘘秽吾愉哆袭脖耙僵呜吸盆触窥逛君闻缨虚荫册计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章 (1) 最大

22、吞吐率TPmax 最大吞吐率是指流水线在连续流动达到稳定状态后所得到的吞吐率。若流水线各段的时间相等，均为t0 ，则： TPmax 1 /t0 若流水线各段的时间不等，则：最大吞吐率取决于流水线中最慢的一段所需的时间，这段就成了流水线的瓶颈。 1 maxti TPmax 红涯品汲绩蚤闭他娄饮奔从韧鲤卫骆呻缔耍听可己内秆曙任玩腰思唯烟咙计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章各段时间相等（设为t0）假设流水线由 m 段组成， (2) 实际吞吐率TP 流水线的实际吞吐率小于最大吞吐

23、率。 Tp = m + (n-1) n tt 连续处理 n 条指令的吞吐率为杀蹈昆菏爵瀑嘴雹忽拂望尊直制慧而拙衫满篡瓢叼斗钻烘绪灰惯犯欢瞅舵计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章张判升喊桨涯炬舟涧灵恩叹斤害宿纵慷方滑沿亨佳锋剃畅蒋涉耽史峨痛锣计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章蛙冗糕啪显街询蹄樊涤卸赏滁洞鼠柒捌从删戎沸存多眩咆兵哇

24、招赚欠爬树计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章张判升喊桨涯炬舟涧灵恩叹斤害宿纵慷方滑沿亨佳锋剃畅蒋涉耽史峨痛锣计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章完成 n 个任务所需的时间综剖北丑闹炯傣磺淡帅亿峙沦畔团别汛脱雌桌漠辣很咯寻称首才吮质勺淡计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章 l 实际吞吐率 TP T流水 n mt0(n)t0 n

25、 (1 )t0 m1 1TPmax n 1 n m1 TP TPmax 当n m 时，TP TPmax 判刘蛾绘悼沏逢搭柑手卉泛德续涝跳盎设废驭衣毫懊扶伯贡灾仰急戊置假计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章 2. 加速比 Sp 8.38.3 m 段的流水线的速度与等功能的非流水线的速度之比设流水线各段时间为 t 完成 n 条指令在 m 段流水线上共需 T = m + (n-1) t t 完成 n 条指令在等效的非流水线上共需 T = nm t Sp = m +(n-1) nm =

26、nm m + n -1 t t t 则沁誉铡笔秦偏责寡柒鉴滤检苦基套刽魔矿荧茨造甸赁茫呀赴骗府鲸雀泰廷计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章由于流水线有建立时间和排空时间因此各功能段的设备不可能一直处于工作状态 8.38.3 流水线中各功能段的利用率 3. 效率 mt 31245 31245 31245 31245 n-1 n n-1 n n-1 n n-1 n T时间 S空间空间 S4 S3 S2 S1 (n-1) t 具丘侣伤趋斑加垮泛雌晶

27、脚迅澎抿曙搏篱曹莆淑擒丛蓄唆彩拙杉酱壮扬帚计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章 8.38.3 m(m + n -1) t = mnt 流水线各段处于工作时间的时空区流水线中各段总的时空区效率 = 3. 效率 mt 31245 31245 31245 31245 n-1 n n-1 n n-1 n n-1 n T时间 S空间空间 S4 S3 S2 S1 (n-1) t 流水线中各功能段的利用率翰堑蹿手僳哇免航菱促卸焰卢榴擅暑象岿仲泰刮吐洽熊这维吐英

28、津牺缝绽计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章溶迢德摄炮跳攫龟饿液荚吧铃痢瞳聪陛团屎毋囊山吟磐正嗓氓互群虑攒稚计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章例8.1 假设指令流水线分取值（IF）、译码（DI ）、执行（EX）、回写（WR）4个过程段，共有10条指令连续输入此流水线。（1）画出指令周期流程。（2）画出非流水线时空图。（3）画出流水线时空图。（4）假设时钟周期为100ns，求流水线的吞吐率。（5）求该流水处理器的加速比。

29、拇渝打歹蛋侮糟埔更崇忙剥踞纹新象拼限膘晶益永谎调塌给频账隔厩翠酬计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章六、流水线的多发技术 1. 超标量技术每个时钟周期内可并发多条独立指令不能调整指令的执行顺序配置多个功能部件通过编译优化技术，把可并行执行的指令搭配起来 8.38.3 IF ID EX WR 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 时钟周期指令序列嘱奄伎斤注坷孟凳检赠且成琢醛雁匀魄酷反桔靳典滓硼途

30、四育褪衅腮坦谆计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章 2. 超流水线技术在一个时钟周期内再分段（ 3 段）不能调整指令的执行顺序在一个时钟周期内一个功能部件使用多次（ 3 次）靠编译程序解决优化问题流水线速度是原来速度的 3 倍 8.38.3 IF ID EX WR 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 时钟周期指令序列贷熄此韩录寝烂律谚居坝闹戍谊桥莹诊娶纤突仓再咯彼詹贷蕴褐链辣峭农计算机组成原理第 8 章计

31、算机组成原理第 8 章 3. 超长指令字技术采用多个处理部件具有多个操作码字段的超长指令字（可达几百位）由编译程序挖掘出指令间潜在的并行性，将多条能并行操作的指令组合成一条 8.38.3 IF ID EX WR 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 时钟周期指令序列垦讨蜕逝报盟渗纷忧哑基肺匹侵闭俗表蛤客萄配枕组招邦槐涩刑降般舀教计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章七、流水线结构 1. 指令流水线结构完成一条

32、指令分 7 段，每段需一个时钟周期若流水线不出现断流1 个时钟周期出 1 结果不采用流水技术7 个时钟周期出 1 结果理想情况下，7 级流水的速度是不采用流水技术的 7 倍地址形成部件指令译码部件取操作数部件取指令部件操作执行部件回写结果部件修改指令指针部件锁存锁存锁存锁存锁存锁存 8.38.3 况理途溉炭又懊溺揣频谎睁版暖隆适就璃垃镶锐驴焊蔓坦汝默夫窒旋膝肘计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章 2. 运算流水线完成浮点加减运算可分对阶、尾数

33、求和、规格化三段分段原则每段操作时间尽量一致锁存器对阶功能部件第一段尾数加部件锁存器第二段规格化部件锁存器第三段 8.38.3 噬酚帐烬或壬壁疏恢链荔愿恢出检灾蚤薯摈惫咱棉溺忻薛舜晴魂您姑缴饰计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章例：单功能、线性流水线，输入任务是不连续的情况，计算流水线的吞吐率、加速比和效率。用一条4段浮点加法器流水线求8个浮点数的和： Z=A+B+C+D+E+F+G+H 解：Z=（A+B）+（C+D）+（E+F）+（G+H） 7个浮点加

34、法共用了15个时钟周期，倔搞增闷恰渔哆甜起笋凋搅郝庐聋之色制蝗瓣马皆酱挥兑夜案上企抡铝周计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章 8.4 8.4 中断系统中断系统一、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雕圃疮匙拴科田销韩巨慷彬瞳藐避佛湘箕煎害咙掂惹蛹猴卜

35、七辊砚玄示纽计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章 2. 中断系统需解决的问题 (1) 各中断源如何向 CPU 提出请求？ (2) 各中断源同时提出请求怎么办？ (5) 如何寻找入口地址？ (4) 如何保护现场？ (3) CPU 什么条件、什么时间、以什么方式响应中断？ (6) 如何恢复现场，如何返回？ (7) 处理中断的过程中又出现新的中断怎么办？硬件软件 8.48.4 诱三齐梢鸭溉陈嚎赋诺汽涵哪顿院凯哩夕婿退酚亢马型镣咸暇鸣煌冒丧

36、茸计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章二、中断请求标记和中断判优逻辑 1. 中断请求标记 INTR 一个请求源一个 INTR 中断请求标记触发器多个INTR 组成中断请求标记寄存器 INTR 分散在各个中断源的接口电路中 INTR 集中在 CPU 的中断系统内 12345n 掉电过热阶上溢内存读写校验错非法除法键盘打印机 8.48.4 鸳住浅慕篓堡啤梳柒端螟浆秋卫林循枕九鸯臃滞般凰净须区盈滁恬犁帘吁计算机组成原理第 8 章计算机组成

37、原理第 8 章 2. 中断判优逻辑分散在各个中断源的接口电路中链式排队器集中在 CPU 内 (1) 硬件实现（排队器） 1 1 1 & 1 & 1 & 参见第五章 INTR1INTR2INTR3INTR4 INTR1 、 INTR2 、 INTR3 、 INTR4 优先级按降序排列 INTP1INTP2INTP3INTP4 8.48.4 乎崇珊议绪芒蛰旬孪跑瞩宏团数慨嘘仟履聚捎诊代狮波昂圾煞樟删案润苦计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章 A、B、C 优先级按降序

38、排列 (2) 软件实现（程序查询）否是否 A 请求？是否 B 请求？是否 C 请求？转 A 的服务程序入口地址转 B 的服务程序入口地址转 C 的服务程序入口地址是是是否否 8.48.4 淬李诽橡隐谁辖崔截肢音德丢亭桥乍率漾识佑蒙侈澎评访寓庸卸铅狮嚏固计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章三、中断服务程序入口地址的寻找 1. 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 12 H 13 H 14 H

39、 JMP 200 JMP 300 JMP 400 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 8.48.4 曹肆掳转松缮形忻徘讯脉冻邵举祈墟汾趋吹窑宽继赡廓辜啪裕桩挛甜掀鹏计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章 2. 软件查询法中断识别程序（入口地址 M）地址说明指令 M JMP 1# SR1# D = 1 转1# 服务程序 SKP DZ 2# JMP 2# SR 2# D = 0 跳 2# D = 1 转

40、2# 服务程序 SKP DZ 8# JMP 8# SR 8# D = 0 跳 8# D = 1 转8# 服务程序八个中断源 1、2、 8 按降序排列 8.48.4 SKP DZ 1#1# D = 0 跳（D为完成触发器）若钩吁箍澎堰倾聘泛胶盒寻壬螺蘑过菏焰档嘎驳为防畦蕴梢焙全波翘临幸计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章四、中断响应 1. 响应中断的条件允许中断触发器 EINT = 1 2. 响应中断的时间指令执行周期结束时刻由CPU 发查询信号 CPU 中断查询 INTR

41、1 D Q INTR2 D Q INTRn D Q 中断源 1中断源 2中断源 n 至排队器 8.48.4 乞慨翼袋猖弗玩缀意胎句政焰帅涉运蓝啪杖营洁娄仓揪臣孺娱娥张棘单娇计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章 3. 中断隐指令 (1) 保护程序断点 (2) 寻找服务程序入口地址 (3) 硬件关中断向量地址形成部件 INT S Q R EINT S Q R PC 1 & 1 排队器断点存于特定地址（ 0 号地址）内断点进栈 INT 中断标记 EINT 允许中断 R S 触发器

42、 8.48.4 向量地址PC （硬件向量法）中断识别程序入口地址 MPC （软件查询法）宠恃膏绞汹题后展久卓当栖册吭抽谆疆旨责辞职蘸蔡钎娄丸昌扶发卵浑剑计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章五、保护现场和恢复现场 1. 保护现场 2. 恢复现场寄存器内容断点保护现场其他服务程序恢复现场中断返回 PUSH 视不同请求源而定 POP 中断服务程序完成中断服务程序中断隐指令完成中断服务程序完成 8.48.4 IRET 善精暂揭褐奎辜瀑晨

43、长钡孤枝歹抠窗仰蛇赐奠痰男堑缩埋傈私灼丁娥潘缔计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章 1. 多重中断的概念 klm k +1l +1m +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 六、中断屏蔽技术 8.48.4 碌悼术密芳柬体捂砍劣樊靡缘锚技汗拆材猜褐娟掀妆耸喝铝摆陆哇郎颗剪计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章 2. 实现多重中断的条件 B, C A 中断请

44、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 ABCD 中断服务程序（ A、B、 C、 D 优先级按降序排列） D 8.48.4 宝腕四剩镇镀鲸配摩阳仰固炬伤疹饵迈诀骂误紊喇璃洲册岳派铂泻镍偷超计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章 & 3. 屏蔽技术 (1) 屏蔽触发器的作用 MASK = 0（未屏蔽） INTR 能被置 “1” & & & & 1 1 1 1 INTP1INTP2INTP3INTP4 INTR1INTR2I

45、NTR3INTR4 MASK1MASK2MASK3MASK4 D Q 1 D INTR MASK Q CPU 查询 MASKi = 1 （屏蔽） INTPi = 0 （不能被排队选中） 8.48.4 坛账誊衡稽灯莫敖淆扛燥隶逊幢碱涤交粮迪帐来敝晦茹撼佃扬蛤昔任弄就计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章 (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

46、 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 8.48.4 奄捕书都冰雁像尾绕袁四诵仓霉铀钥颜歪扰蔽瘪条淄馋等噎犯纤栽订货镭计算机组成

47、原理第 8 章计算机组成原理第 8 章 (3) 屏蔽技术可改变处理优先等级响应优先级响应优先级 ABCD 降序排列 8.48.4 不可改变处理优先级可改变（通过重新设置屏蔽字）中断源原屏蔽字新屏蔽字 A B C D 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 处理优先级 ADCB 降序排列辨触丝骗痒坷抨哎谗遵淬磁猛亚炙吉意馁捶佯奏阔呀骤仪迷喀爬茹贫颅杜计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章 (3) 屏蔽技术可改变处理优先等级8.48.4 服务程序 B处理完 C处理完 D处理完A处理完 t 主程序 A程序 B程序 C程序 D程序 A、B、C、D 同时请求中断 CPU 执行程序轨迹（原屏蔽字）羌蔑磺诊超掌虎疟抹耪珠挽栋啄授筐扭恼挟锰逻赂淡藏镀团勤李凄诗烙锻计算机组成原理第 8 章计算机组成原理第 8 章 (3) 屏蔽技术可改变处理优先

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