TEC-8-中断原理实验.ppt

中断原理实验中断原理实验一、实验类型一、实验类型 原理性原理性+分析性分析性二、实验目的二、实验目的从硬件、软件结合的角度，模拟单级中断和中从硬件、软件结合的角度，模拟单级中断和中断返回的过程；断返回的过程；通过简单的中断系统，掌握中断控制器、中断通过简单的中断系统，掌握中断控制器、中断向量、中断屏蔽等概念；向量、中断屏蔽等概念；了解微程序控制器与中断控制器协调的基本原了解微程序控制器与中断控制器协调的基本原理；理；掌握中断子程序和一般子程序的本质区别，掌掌握中断子程序和一般子程序的本质区别，掌握中断的突发性和随机性。握中断的突发性和随机性。TEC-8北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室 1中断原理实验中断原理实验三、实验设备三、实验设备三、实验设备三、实验设备TEC-8TEC-8TEC-8TEC-8实验系统实验系统实验系统实验系统 1 1 1 1台台台台 TDS1001TDS1001TDS1001TDS1001数字存储示波器数字存储示波器数字存储示波器数字存储示波器 1 1 1 1台台台台 UT60AUT60AUT60AUT60A数字万用表数字万用表数字万用表数字万用表 1 1 1 1块块块块 逻辑测试笔（在逻辑测试笔（在逻辑测试笔（在逻辑测试笔（在TEC-8TEC-8TEC-8TEC-8实验台上）实验台上）实验台上）实验台上）1 1 1 1支支支支 四、实验电路四、实验电路四、实验电路四、实验电路TEC-8北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室 2中断原理实验中断原理实验TEC-8TEC-8模型计算机中有一个简单的单级中断系统，模型计算机中有一个简单的单级中断系统，只支持单级中断、单个中断请求，有中断屏蔽功只支持单级中断、单个中断请求，有中断屏蔽功能，旨在说明最基本的工作原理。能，旨在说明最基本的工作原理。TEC-8TEC-8模型计算机中有模型计算机中有2 2条指令用于允许和屏蔽中条指令用于允许和屏蔽中断。断。EIEI指令称作开中断指令，此条指令执行后，指令称作开中断指令，此条指令执行后，TEC-8TEC-8响应中断。响应中断。DIDI指令称作关中断指令。此条指指令称作关中断指令。此条指令执行后，即使发生中断请求，令执行后，即使发生中断请求，TEC-8TEC-8也不响应中也不响应中断请求。断请求。按下按下PULSEPULSE按钮产生高电平有效的中断请求脉冲信按钮产生高电平有效的中断请求脉冲信号号。TEC-8北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室 3中断原理实验中断原理实验为保存中断断点的地址，以便程序被中断后能够为保存中断断点的地址，以便程序被中断后能够返回到原来的地址继续执行，设置了一个中断地返回到原来的地址继续执行，设置了一个中断地址寄存器址寄存器IARIAR，当信号，当信号LIARLIAR为为1 1时，在时，在T3T3的上升沿，的上升沿，将将PCPC保存在保存在IARIAR中。当信号中。当信号IABUSIABUS为为1 1时，时，IABUSIABUS中中保存的保存的PCPC送数据总线送数据总线DBUSDBUS，指示灯显示出中断地，指示灯显示出中断地址。址。中断向量即中断服务程序的入口地址，本实验系中断向量即中断服务程序的入口地址，本实验系统中由数据开关统中由数据开关SD7SD0SD7SD0提供。提供。TEC-8北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室 4TEC-8北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室 5TEC-8TEC-8TEC-8TEC-8北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室 6名称名称助记符助记符功功 能能指令格式指令格式IR(7-4)IR(3-2)IR(1-0)加法加法ADD Rd,RsRd Rd+Rs0001RdRs减法减法SUB Rd,RsRd Rd-Rs0010RdRs逻辑与逻辑与AND Rd,RsRd Rd and Rs0011RdRs加加1INC RdRd Rd+10100RdXX取数取数LD Rd,RsRd Rs0101RdRs存数存数ST Rs,RdRs Rd0110RdRsC条件转移条件转移JC addrC=1，则，则PC+offset0111offsetZ条件转移条件转移JZ addrZ=1，则，则PC+offset1000offset无条件转移无条件转移JMP RdPC Rd1001RdXX输出输出OUT RsDBUS Rs1010XXRs中断返回中断返回IRET返回断点返回断点1011XXXX关中断关中断DI禁止中断禁止中断1100XXXX开中断开中断EI允许中断允许中断1101XXXX停机停机STP暂停运行暂停运行1110XXXX微程序控制器实验微程序控制器实验 TEC-8TEC-8TEC-8TEC-8北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室 7微程序控制器实验微程序控制器实验 TEC-8TEC-8TEC-8TEC-8北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室 8微程序控制器实验微程序控制器实验TEC-8TEC-8TEC-8TEC-8北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室 9中断原理实验中断原理实验五、实验任务五、实验任务五、实验任务五、实验任务 1 1了解中断每个信号的意义和变化条件，了解中断每个信号的意义和变化条件，将将主程主程序和中断服务程序手工汇编成十六进制机器代码。序和中断服务程序手工汇编成十六进制机器代码。此项任务在预习中完成。此项任务在预习中完成。2 2将将TEC-8TEC-8连接成一个完整的模型计算机。连接成一个完整的模型计算机。3 3将主程序和中断服务程序装入存储器，执行将主程序和中断服务程序装入存储器，执行3 3遍遍主程序和中断服务程序。列表记录中断有关信号的主程序和中断服务程序。列表记录中断有关信号的变化情况。特别记录好断点和变化情况。特别记录好断点和R R0 0的值。的值。4 4将存储器将存储器00H00H中的中的EIEI指令改为指令改为DIDI，重新运行程序，重新运行程序，记录发生的现象。记录发生的现象。TEC-8北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室 10中断原理实验中断原理实验六、实验步骤六、实验步骤六、实验步骤六、实验步骤将控制器转换开关拨到微程序位置，将编程开关将控制器转换开关拨到微程序位置，将编程开关设置为正常位置。设置为正常位置。将信号将信号IR4-I/OIR4-I/O、IR5-I/OIR5-I/O、IR6-I/OIR6-I/O、IR7-I/OIR7-I/O、C-I/OC-I/O、Z-I/OZ-I/O依次通过接线孔连接。使依次通过接线孔连接。使TEC-8TEC-8模型计算机模型计算机成为成为能够运行程序的整机系统。能够运行程序的整机系统。打开电源。打开电源。TEC-8北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室 11中断原理实验中断原理实验2 2通过控制台写存储器操作，将主程序和中断服通过控制台写存储器操作，将主程序和中断服务程序写入存储器。为了保证此程序能够循务程序写入存储器。为了保证此程序能够循环环执执行，应当将行，应当将R R1 1预先设置为预先设置为01H01H。R R0 0的初值设置为的初值设置为00H00H。3 3执行执行3 3遍主程序和中断子程序遍主程序和中断子程序DPDP设置为连续运行方式设置为连续运行方式(DP=0)(DP=0)，使模型计算机，使模型计算机复位。按复位。按QDQD按钮，启动程序开始执行。按钮，启动程序开始执行。按一次按一次PULSEPULSE按钮，产生一个中断请求信号按钮，产生一个中断请求信号PULSEPULSE，中断主程序的运行。记录断点，中断主程序的运行。记录断点PCPC、R R0 0的值。的值。TEC-8北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室 12中断原理实验中断原理实验DPDP设置为单拍方式设置为单拍方式(DP=1)(DP=1)，在数据开关上设置，在数据开关上设置中断服务程序的入口地址中断服务程序的入口地址45H45H。按。按QDQD按钮，一步步按钮，一步步执行中断服务程序，直到返回到断点为止。执行中断服务程序，直到返回到断点为止。4 4将存储器将存储器00H00H的指令改为的指令改为DIDI，按照步骤，按照步骤3 3，重做，重做一遍，记录发生的现象。一遍，记录发生的现象。TEC-8北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室 13中断原理实验主程序中断原理实验主程序地址地址指令指令机器码机器码00H00HEIEI01H01HINCINC R R0 002H02HINC RINC R0 0 03H03HINCINC R R0 004H04HINCINC R R0 005H05HINC RINC R0 0 06H06HINC RINC R0 007H07HINCINC R R0 008H08H INC R INC R0 0 09H09HJMPJMP RR1 1 TEC-8北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室 14中断原理实验中断服务程序中断原理实验中断服务程序地址地址指令指令机器代码机器代码45H45HADDADD R R0 0，R R0 046H46HEIEI47H47HIRETIRETTEC-8北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室 15中断原理实验中断原理实验七、实验要求七、实验要求 1 1认真做好实验的预习，在预习时将程认真做好实验的预习，在预习时将程序汇编成机器十六进制代码。序汇编成机器十六进制代码。2 2写出实验报告，内容是：写出实验报告，内容是：实验目的。实验目的。填写填写主程序的机器码。主程序的机器码。填写填写中断服务程序的机器码中断服务程序的机器码。填写填写中断原理实验结果中断原理实验结果。3 3、分析实验结果，得到什么结论？分析实验结果，得到什么结论？4 4、简述简述TEC-8TEC-8模型计算机的中断机制。模型计算机的中断机制。TEC-8北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室 16中断原理实验中断原理实验八、可研究和探索的问题八、可研究和探索的问题在在TEC-8TEC-8模型计算机中，采用的是信号模型计算机中，采用的是信号PULSEPULSE高电平产高电平产生中断。如果改为信号生中断。如果改为信号PULSEPULSE的上升沿产生中断，怎的上升沿产生中断，怎么设计时序发生器中的中断机制？提出设计方案。么设计时序发生器中的中断机制？提出设计方案。TEC-8北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室 17参考资料参考资料 计算机组成原理计算机组成原理 第五版第五版 白中英白中英 主编主编 科学出版社科学出版社TEC-8 TEC-8 计算机硬件综合实验系统实验指导书计算机硬件综合实验系统实验指导书清华大学科教仪器厂清华大学科教仪器厂TEC-8北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室 18