第8章 教案2_pockets2教案
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第８章 输入输出系统 ８.3程序中断方式
一、教学目标： 1.了解中断的基本概念 2.掌握中断系统的组成 3.掌握中断的处理过程 4.了解多重中断
二、教学重点、难点
中断的基本概念，中断系统的组成，中断的处理过程，多重中断
三、教学方法
教师讲解，学生思考、记忆；教与学对应的全链式教学法
四、教具使用
计算机一台、多媒体幻灯片演示
五、教学内容与过程
导入：提问：什么是程序查询方式，其接口电路包括哪几部分？ 引导学生思考、回答并相互补充。
教师总结归纳程序查询方式，进入教学课题。讲授新课：（多媒体幻灯片演示和板书）8.3程序中断方式
8.3.1中断的基本概念
提问：程序查询方式的缺点。
引导学生思考、回答并相互补充。教师总结：
采用程序查询方式，当外设速度较低时，CPU大量的时间用于无效的查询，不能处理其他事务，也不能对其他突发事件及时作出反应。1．定义
中断是指CPU在执行程序的过程中，出现某些突发事件急待处理，CPU必需暂停执行当前的程序，转去处理突发事件，处理完毕后CPU又返回原程序被中断的位置并继续执行。由于处理突发事件是以CPU执行中断处理程序的方式进行的，因此这种控制方式称为“程序中断控制方式”，简称为“中断”。
从处理的过程来看，中断过程的程序转移类似于子程序调用，但它们在实质上存在重大区别。子程序调用是由主程序安排在特定位置上的，通常是完成主程序要求的特定功能，与主程序存在着必然的联系。而中断是随机发生在的，可以在程序的任一位置进行切换，而且中断处理程序的功能与被中断的主程序没有任何直接联系。2．向量中断和非向量中断
(1)向量中断 外部设备在提出中断请求的同时，通过硬件向主机提供中断服务程序的入口地址，这叫做向量地址。主机响应中断后，就根据向量地址直接转入相应的中断服务程序。这种具有产生向量地址的中断功能，称为向量中断。
(2)非向量中断 非向量中断不能直接提供中断服务程序的入口地址，而要采用软件查询措施，最后找到服务程序的入口地址。8.3.2中断系统的组成（1）中断源及分类
中断源是指能够引起中断的事件或能够发生中断请求的来源称为中断源。提问：简述中断的分类。
引导学生思考、回答并相互补充。（2）中断请求的提出 ①中断源的建立
提问：简述中断源的建立过程。
引导学生思考、回答并相互补充。②中断信号的传送
提问：简述中断信号的传送过程。
引导学生思考、回答并相互补充。
（3）中断排队
中断排队，也就是中断的优先权问题。当多个中断源同时向CPU发出中断请求时，CPU就要根据设备的轻重缓急，把各个设备或说是将各个中断源排队，先响应紧迫程度高的设备的请求。
判别各设备优先权级别的方法有：硬件判优或软件判优。如图8-6和8-7所示。（4）中断的禁止（屏蔽）和开放
提问：简述如何完成中断的禁止和开放。引导学生思考、回答并相互补充。8.3.3中断的处理过程
中断的处理过程可分为中断请求、中断响应、中断处理、中断返回四个阶段。下面将分别
1．中断请求
由中断源提出中断请求。中断源向中央处理器发出中断请求需要有两个条件，即： 外设本身工作完毕；系统允许外设发中断请求。2．中断响应
中断响应是指处理机从发现中断请求，中止现行程序到引出中断服务程序这一过程，即完成由现行程序状态切换到中断服务程序状态的转换过程。提问：简述中断响应的条件及过程。引导学生思考、回答并相互补充。3．中断处理
中央处理器执行中断服务程序。中断服务程序的处理功能，由中断处理的任务来决定。4．中断返回
由事先放在中断服务程序末尾的一条中断返回指令实现。当服务程序完成处理任务即将返回原程序时，应使CPU的有关状态恢复到被中断之前，为此应当恢复现场与打开允许中断触发器。
在恢复现场时不允许被打扰，CPU应处于关中断的状态。对于多重中断方式，此时应暂时关中断，再恢复现场。对于单级中断方式，处理过程本来就处于关中断状态。
当完成恢复现场之后，执行开中断指令，然后执行返回主程序指令。开中断指令一般在完成开中断指令后，立即转入下一条指令。
提问：实现一次完整的中断处理过程，需要几个步骤。
引导学生思考、回答并相互补充。教师总结：
实现一次完整的中断处理过程，一般要经过以下几个步骤：中断源提出中断请求；当现行指令执行完毕处理机响应中断，即由硬件直接形成一条隐指令，由隐指令来完成对关键硬件状态的保护，并转入中断服务程序；中断服务程序在完成其他必要的现场保护后，便对中断源进行具体的服务处理；中断处理完成后，中断服务程序把原来保存的现场恢复；最后返回中断点。中断返回可以在中断服务程序的最后安排一条专用的中断返回指令来实现，该指令的功能就是用来恢复关键的硬件状态，返回到中断点。
8.3.4多重中断
多重中断是指在处理某一中断过程中又有比该中断优先级别高的中断请求，于是中断原中断服务程序的执行，而又去执行新的中断处理。这种多重中断又被称为中断嵌套。1．特点
（1）有相当数量的中断源；
（2）每个中断被分配给一个优先级别；
（3）优先级别高者可打断优先级别低的中断服务程序。
小结：
1.中断的基本概念 2.中断系统的组成 3.中断的处理过程 4.多重中断
作业：
1.复习本次课内容 2.预习下次课内容 3.做本章的随堂练习 4.做本章学习指导中的作业
