第24讲第8章CPU的结构和功能846.doc

计算机组成原理 课程教案（第24次课） 章 节 名 称第8章 CPU的结构和功能（8.4.6）课 时 安 排第12周 2学时授 课 方 式理论课教学环境及 教具准备有投影仪的教室 PPT多媒体教学课件教 学 目 的了解中断屏蔽技术在多重中断中的作用，掌握中断屏蔽的原理与应用教 学 重 点多重中断中屏蔽技术的灵活运用教 学 难 点通过屏蔽技术如何改变CPU处理各中断源的优先等级教 学 基 本 内 容是否重、难点方法及手段8.4.6中断屏蔽技术重点难点举例讲解教 学 过 程 与 设 计复习旧课：CPU响应中断的条件及处理中断的过程怎样？ 引入新课：各中断源的优先级别如何确定？是否可以通过软硬件技术改变之？ 8.4.6中断屏蔽技术 中断屏蔽技术主要用于多重中断。 （1）多重中断的概念 当CPU正在执行某个中断服务程序时，另一个中断源又提出了新的中断请求，而CPU又响应了这个新的请求，暂时停止正在运行的服务程序，转去执行新的中断服务程序，这称为多重中断。 也称为中断嵌套。 动画演示P365页图8.31多重中断示意图。 （2）实现多重中断的条件 提前设置“开中断”指令，通常由中断服务程序中的开中断指令实现。 优先级别高的中断源有权中断优先级别低的中断源。 动画演示P365页图8.32多重中断处理示意图。 问题12：单重中断和多重中断的主要区别是什么？ （3）屏蔽技术 1）屏蔽触发器的作用 动画演示P195图5.37接口电路中D、INTR、MASK和中断查询信号的关系。 动画演示P366图8.33具有屏蔽功能的排队器。 结论：对应每个中断请求触发器有一个屏蔽触发器，将所有屏蔽触发器组合一起，便构成了屏蔽寄存器，屏蔽寄存器的内容称为屏蔽字。 2）屏蔽字 屏蔽字与中断源的优先级别是一一对应的，如P366页表8.7所示。 在中断服务程序中设置适当的屏蔽字，能起到对优先级别不同的中断源的屏蔽作用。 3）屏蔽技术可改变优先等级 严格地说，优先级包含响应优先级和处理优先级。 响应优先级是指CPU响应各中断源请求的优先次序，这种次序由硬件线路设置好，不便改动。 处理优先级是指CPU实际对各中断源请求的处理优先次序。 如果不采用屏蔽技术，响应的优先次序就是处理的优先次序。 采用了屏蔽技术之后，可以改变CPU处理各中断源的优先等级，从而改变CPU执行程序的轨迹。 在不改变CPU响应中断的次序下，通过改变屏蔽字可以改变CPU处理中断的次序。 4）屏蔽技术的其他作用 可以 人为地屏蔽 某个中断源的请求。 便于程序控制。 P371页8.24剖析。 P372例8.26剖析。 （4）多重中断的断点保护 多重中断时，每次中断出现的断点都必须保存起来。 中断系统对中断的保存都是在中断周期内由中断隐指令实现的。 多重中断的断点一般保存在堆栈中。实 验 内 容实验六 微控制器实验 1．掌握时序信号发生电路组成原理 2．掌握微程序控制器的设计思想和组成原理 3．掌握微程序的编制、写入，观察微程序的运行课 内 练 习PPT多媒体教学课件后的课堂练习题课 外 作 业P371~372页教材课后练习题8.25、8.27考 核 要 求1.本章考试题型主要有：选择题、填空题、简答题、设计应用题 2.本章主要考核CPU的功能和组成、指令周期、指令流水原理、中断响应条件及中断周期CPU操作、超标量和超流水线技???的概念 参 考 资 料[1]白中英.计算机组成原理（第四版.立体化教材）.科学出版社,2012 [2]唐朔飞.计算机组成原理学习指导与习题解答.高等教育出版社,2010 [3]李淑芝.计算机组成原理考研指定教材习题解答.自编,2013 [4]李淑芝,欧阳城添,等.计算机组成原理实验指导书(2013版), 自编,2013教 学 后 记学生通过CPU的结构和功能章节的学习，能够真正体会到计算机系统“繁杂”的内部世界需要一个“大脑”来总控指挥，协调各部件按序工作、软硬件配合，结合大量动画和图片能更形象直观地理解