计组实验5中断实验

  综合实验报告

( 2013 -- 2014年度第 一  学期)

名    称：  计算机组成原理综合实验   

  题    目：        综合实验           

院    系：        计算机系          

班    级：                            

学    号：                           

学生姓名：                           

指导教师：                            

设计周数：                           

成    绩：                   

日期：   年    月  

一、目的与要求

（1）掌握中断在计算机系统中的作用；

（2）了解可以响应中断请求的条件和时刻，响应中断的过程和实现方案；理解使用中断隐指令的必要性；

（3）了解中断处理的完整过程，开中断、关中断操作的作用，保存现场信息和恢复现场信息必须确保完整完成的含义和可行措施；

（4）掌握确定中断向量、设计中断处理程序的操作步骤和实现方法；

二、实验正文

1．实验内容

（1）  读懂教材中有关中断的概念、中断响应和中断处理的内容，了解这些功能在教学计算机中是如何体现的；

（2）  如果所用的教学计算机的基本指令集合中尚未实现中断隐指令、与处理中断有关的EI、DI和IRET三条指令，则需要首先实现中断隐指令和扩展这三条指令；如果在基本指令集中已经实现了上述内容，则直接跳过这一实验步骤。

（3）  确定中断向量表地址。这个向量表是以XXX4为首地址的一段内存区（为每一个中断保留4个字的空间），用于存放对应每一个中断源的中断处理程序的首地址，要在中断隐指令中把这里的选定的一个地址传送到程序计数器PC中，之后就进入响应中断处理程序的执行过程。常用的可行方案是在这里保存一条转移指令，实现依据不同的中断源转移到不同的中断处理程序。教学机设置了3个中断源并为每个中断源分配了不同的优先级，则3个中断程序入口地址分别为16进制的XXX4、XXX8和XXXC。

（4）  设计对应每一个中断的处理程序，例如显示对应各自中断优先级的一个数字符，重复显示80或160次。

（5）  设计一个死循环程序并执行，例如反复显示大写英文字母M。在这个程序运行过程中，通过按用作为中断请求源的3个不同按钮，则屏幕上会显示不同的字符序列，可以清楚地看到中断嵌套的运行情况。

例如在主程序运行时，屏幕上显示字母M，随时按下哪一个中断源按钮（例如中间位置的一个，对应中断优先级2），会立即进入相应的中断处理过程（屏幕上显示字符2）；在执行某一个级别（例如2级）的中断处理的过程中，当按下更低级别（例如1级，右面位置的那个）的中断源按钮时，这个中断请求不会得到响应（屏幕上仍显示字符2，而不是字符1）；当按下的是更高级别（例如3级，左面位置的那个）的中断源按钮时，这个中断请求会立即得到响应（屏幕上将变为显示字符3，而不再是字符2）；当3级中断处理程序执行结束之后（80或160个字符3显示完成），则会返回到原来尚未完成的2级中断处理过程（屏幕上继续显示字符2）；当2级中断处理程序执行结束之后，则返回主程序，屏幕上又开始重复显示字母M。

1.1参考教材，分析中断隐指令、中断向量表、中断向量地址等概念的含义

1）CPU响应中断之后，经过某些操作，转去执行中断服务程序。这些操作是由硬件直接实现的，把它称为中断隐指令。中断隐指令并不是指令系统中的一条真正的指令，它没有操作码，所以中断隐指令是一种不允许、也不可能为用户使用的特殊指令。其所完成的操作主要有： （1）保存断点（2）暂不允许中断（3）引出中断服务程序

2）规定内存储器的最低1 KB用来存放中断向量(共256个)，称这一片内存区为中断向量表，地址范围是0~3FFH

3）中断向量地址指的是内存中所储存的中断服务程序的地址，它是二十位的，包括十六位段地址和十六位偏移地址，由此计算住实际的物理地址．一般情况下，他们是从内存的00H按顺序存储，每四个存储单元存一个中断向量地址．

 1.2 参考教材，复习多重中断的处理过程

中断隐指令中的操作：关中断、保存断点以及PSW、取服务程序入口地址以及新PSW。中断服务程序执行的操作：保护现场、送新屏蔽字、开中断、服务处理（允许响应更高级别）、关中断、恢复现场以及原屏蔽字、开中断、返回

1.3 分析实验中的中断处理程序各程序段的功能，明确整个嵌套中断的过程。

>U 2450

2450: 6E00       DW     6E00

2451: 8800 0042  MVRD   R0,     0042

2453: CE00 2200  CALA   2200

2455: 8800 0049  MVRD   R0,     0049

2457: CE00 2200  CALA   2200

2459: 0703       MVRR   R0,     R3

245A: CE00 2200  CALA   2200

245C: 8281       IN     0081

245D: 0B00       SHR    R0

245E: 0B00       SHR    R0

245F: 45FC       JRNC   245C

2460: 8280       IN     0080

2461: CE00 2200  CALA   2200

2463: 8800 0049  MVRD   R0,     0049

2465: CE00 2200  CALA   2200

>A 2420

2420: PUSH R0

2421: PUSH R3

2422: MVRD R3,31

2424: JR 2450

2425:

>A2430

2430: PUSH R0

2431: PUSH R3

2432: MVRD R3,32

2434: JR 2450

2435:

>A 2440

2440: PUSH R0

2441: PUSH R3

2442: MVRD R3,33

2444: JR 2450

2445:

>A2451

2451: MVRD R0,0042

2453: CALA 2200

2455: MVRD R0,0049

2457: CALA 2200

2459: MVRR R0,R33

2459: MVRR R0,R3

245A: CALA 2200

245C:

245C:

>A245C

245C: IN 81

245D: SHR R0

245E: SHR R0

245F: JRNC 245C

2460: IN 80

2461: CALA 2200

2463: MVRD R0,0045

2465: CALA 2200

2467: MVRD R0,0049

2469: CALA 2200

246B: MVRR R0,R3

246C: CALA 2200

246E: POP R3

246F: POP R0

2470:

>E2450

2450    6E00:6E00

>E 246E

246E    8730:EF00  8700:DDDD

>E 2470

2470    0000:EF00

>

>A2200

2200: PUSH R0

2201: IN 81

2202: SHR R0

2203: JRNC 2201

2204: POP R0

2205: OUT 80

2206: RET

>A2001

2001:

>E2000

2000    6E00:6E00

>A2001

2001: MVRD R0,0036

2003: CALA 2200

2005: MVRD R0,4000

2007: DEC R0

2008: JRNC 2007

2009: JR 2001

200A: RET

200B:

>G2000

三、综合实验总结

1．给出本实验中断处理程序的流程图

2．心得体会