6.2.2-中断控制方式 （教案）-《计算机原理》同步教学（电子工业出版社第3版）

教案 编号：PTGZ-289 流水号：056 （首页）共 4页 课程 《计算机原理》 一体化 理论 章节（课题）及内容 中断控制方式 班级日期 中职 2024.04 授课方式 讲授与任务驱动相结合 课时 1 作业题数 1 拟用时间 40分钟 教学目标 使学生理解以下理论知识： · 掌握中断的基本概念和分类。 · 理解中断控制方式的原理及实现方法。 · 熟悉典型的中断控制器及其功能。 教学资源准备 多媒体设备 课本教材 学生练习素材 教学重点 1. 中断的基本概念和分类。 2. 中断控制方式的原理及实现方法。 3. 典型的中断控制器及其功能。 教学难点 1. 中断控制方式的实现细节。 2. 中断控制器的工作原理。 教学方法 讲授法、任务驱动法、演示法、体验探究法等。 1. 讲授法：通过讲解中断控制方式的基本原理和实现方法，使学生掌握相关知识。 2. 案例分析法：通过分析实际案例，让学生了解中断控制方式在实际应用中的优缺点。 3. 讨论法：鼓励学生提问和发表观点，培养学生的思辨能力和团队协作精神。 授课教师： 审阅签名： 教学过程 教学活动内容 时间分配教学方法 课前导入 1. 通过回顾计算机组成原理的相关知识，引出中断控制方式的重要性。 2. 通过生活中的实例（如手机响铃打断通话），形象地解释中断的概念。 2分钟 讲授新课 练习指导 1. 中断的基本概念和分类 2. 1. 定义：中断是指计算机在执行程序过程中，由于外部或内部事件引起的一种暂时性的中断现象。 2. 分类：硬件中断、软件中断、异常。 3. 中断控制方式的原理及实现方法 4. 4. 原理：当发生中断时，CPU暂停当前正在执行的程序，保存现场信息，转去执行中断服务程序，处理完中断后，恢复现场信息，继续执行原程序。 4. 实现方法：包括中断请求、中断响应、中断处理、中断返回四个步骤。 5. 典型的中断控制器及其功能 6. 6. 介绍8259A中断控制器的基本功能和操作方式。 6. 分析8259A中断控制器在实际应用中的优缺点。 中断是计算机系统中的一种重要概念，它允许CPU在处理异步事件时暂停当前程序的执行，转而执行中断服务程序。中断处理过程包括中断请求、中断响应、中断处理、中断返回等步骤。 中断可以分为硬件中断和软件中断，其中硬件中断是由CPU外部的硬件设备引起的，而软件中断是由软件程序调用的。此外，中断还可以分为外部中断和内部中断，外部中断通常由计算机外设发出，如键盘、打印机等，而内部中断则是由CPU内部的运算错误引起的。 中断控制方式的原理是通过硬件和软件共同完成中断处理过程。硬件部分包括中断请求信号、中断响应信号、中断向量表等，而软件部分则包括中断服务程序的编写和中断处理函数的调用。 在实际应用中，中断控制方式的选择取决于具体的需求和硬件平台的特性。例如，对于实时性要求较高的系统，可以选择边沿触发方式，以提高中断响应的实时性。而对于需要处理多个中断源的系统，可以选择优先级中断控制方式，以确保高优先级中断能够优先被处理。 总之，中断是计算机系统中一种重要的处理机制，它能够提高系统的响应速度和资源利用率。通过理解中断的基本概念、分类和控制方式，可以更好地设计和实现高效的计算机系统。 典型的中断控制器是8259A，它是Intel 80x86微处理器系列中的一款中断控制器芯片。8259A的主要功能如下： 1. **中断请求管理**：8259A可以接收来自多个设备的中断请求信号，并将其存储在内部的中断请求寄存器中。每个中断请求信号对应一个中断类型号，用于标识是哪个设备发出的中断请求。 2. **中断优先级管理**：8259A支持中断优先级管理，可以根据中断类型号的顺序决定哪个中断请求应该首先被处理。高优先级的中断请求会优先于低优先级的中断请求得到服务。 3. **中断屏蔽**：8259A允许通过设置屏蔽寄存器来禁止或启用特定中断请求的处理。这可以防止低优先级的中断频繁打断高优先级的任务。 4. **中断向量生成**：8259A能够自动为每个中断请求生成一个中断向量，该向量指向对应的中断服务程序入口地址。中断向量存储在中断向量表中。 5. **中断响应和中断处理**：当CPU响应中断时，8259A会提供中断向量给CPU，CPU根据这个向量找到中断服务程序并执行。8259A还负责在处理完中断后清除中断请求信号。 6. **级联支持**：8259A支持多级中断控制器级联，以扩展中断源的数量。主8259A可以连接从8259A，形成一个树状结构的中断控制系统。 7. **初始化命令字（ICW）和操作命令字