第2章 計算機控制系統(tǒng)硬件設計技術2 (1)

1、 采用計算機控制系統(tǒng)實現(xiàn)生產過程的控制，需要采集生采用計算機控制系統(tǒng)實現(xiàn)生產過程的控制，需要采集生產過程中的各種必要信息（參數(shù)），并轉換成計算機能夠接產過程中的各種必要信息（參數(shù)），并轉換成計算機能夠接受的數(shù)據(jù)形式。受的數(shù)據(jù)形式。 這種實現(xiàn)在這種實現(xiàn)在過程信號與計算機數(shù)據(jù)之間變換傳遞的電路過程信號與計算機數(shù)據(jù)之間變換傳遞的電路稱稱為輸入輸出過程通道，簡稱過程通道。為輸入輸出過程通道，簡稱過程通道。 過程通道按變換傳遞信號的種類分為過程通道按變換傳遞信號的種類分為模擬量通道和數(shù)字量模擬量通道和數(shù)字量通道。通道。 輸入輸出接口是輸入輸出接口是計算機與外部設備進行數(shù)據(jù)交換的通道和計算機與外部設備進行

2、數(shù)據(jù)交換的通道和橋梁。橋梁。由于外設的種類多，控制方式各不相同，很難由由于外設的種類多，控制方式各不相同，很難由CPUCPU統(tǒng)統(tǒng)一控制，而且外設的數(shù)據(jù)傳輸率千差萬別，數(shù)據(jù)格式也不相一控制，而且外設的數(shù)據(jù)傳輸率千差萬別，數(shù)據(jù)格式也不相同，所以需要接口電路來協(xié)調和控制數(shù)據(jù)的輸入輸出。同，所以需要接口電路來協(xié)調和控制數(shù)據(jù)的輸入輸出。2.2 2.2 過程通道和輸入輸出接口過程通道和輸入輸出接口2.2.1 2.2.1 過程通道的一般結構過程通道的一般結構（1 1） 輸入輸出過程通道的基本概念輸入輸出過程通道的基本概念 過程通道的一般結構，如圖所示。過程通道的一般結構，如圖所示。 輸入過程通道輸入過程通道

3、 輸入過程通道是指從生產過程的被控設備輸入過程通道是指從生產過程的被控設備到計算機的物理信號傳輸和變換的通道。到計算機的物理信號傳輸和變換的通道。分為分為模擬量和數(shù)字量模擬量和數(shù)字量兩種。兩種。 輸出過程通道輸出過程通道 輸出過程通道是指從計算機到生產過程的輸出過程通道是指從計算機到生產過程的被控設備的物理信號傳輸和變換的通道。被控設備的物理信號傳輸和變換的通道。分為分為模擬量和數(shù)字量模擬量和數(shù)字量兩種。兩種。（2 2） 輸入過程通道的結構類型輸入過程通道的結構類型 輸入通道的結構主要有以下幾種。輸入通道的結構主要有以下幾種。 單信號通道類型單信號通道類型 高電壓、大電流模擬信號，低電壓、小電

4、流模高電壓、大電流模擬信號，低電壓、小電流模擬信號，脈沖信號，開關信號等擬信號，脈沖信號，開關信號等. .多信號輸入通道類型多信號輸入通道類型 多路模擬信號的采集采用多路模擬開關多路模擬信號的采集采用多路模擬開關( (多路轉多路轉換器換器) )分時進行，在多路模擬信號輸入通道中，一般分時進行，在多路模擬信號輸入通道中，一般共享一個共享一個A/DA/D轉換器。轉換器。如圖所示。如圖所示。 當傳感器或變送器輸出信號電壓較大時，多路開關可直當傳感器或變送器輸出信號電壓較大時，多路開關可直接和傳感器（或變送器）輸出相連，并在多路開關后設置放接和傳感器（或變送器）輸出相連，并在多路開關后設置放大電路，如

5、圖所示。大電路，如圖所示。 圖中采用了共用放大電路的結構形式。當各種放大信號圖中采用了共用放大電路的結構形式。當各種放大信號相差比較大的時候，宜采用可編程增益放大器，根據(jù)不同信相差比較大的時候，宜采用可編程增益放大器，根據(jù)不同信號選擇不同增益，由計算機進行控制。號選擇不同增益，由計算機進行控制。（3 3） 輸出過程通道的結構類型輸出過程通道的結構類型 輸出過程通道根據(jù)輸出信號形式和控制對象的特點，輸出過程通道根據(jù)輸出信號形式和控制對象的特點，其結構形式如圖所示。其結構形式如圖所示。輸出的數(shù)字量要經過光電隔離。輸出的數(shù)字量要經過光電隔離。需要利用需要利用D/AD/A進行信號轉換。進行信號轉換。

6、2.2.2 輸入輸出接口 計算機控制系統(tǒng)中，外部設備是不能直接與中央處理單元計算機控制系統(tǒng)中，外部設備是不能直接與中央處理單元（CPUCPU）相連的，因為它們的速度、數(shù)據(jù)格式不一定相同，）相連的，因為它們的速度、數(shù)據(jù)格式不一定相同，信號形式也不一定相匹配。信號形式也不一定相匹配。 為便于兩者交換信息，需要通過一個中間環(huán)節(jié)將為便于兩者交換信息，需要通過一個中間環(huán)節(jié)將CPUCPU和外和外部通道連接起來，該中間環(huán)節(jié)就是部通道連接起來，該中間環(huán)節(jié)就是接口電路接口電路。其可分為。其可分為并行并行和串行接口和串行接口，具有以下功能。，具有以下功能。數(shù)據(jù)緩沖數(shù)據(jù)緩沖 計算機的工作速度很快，過程通道和外部設備

7、的工作速度相比則是計算機的工作速度很快，過程通道和外部設備的工作速度相比則是比較慢的，利用接口電路進行數(shù)據(jù)緩沖，協(xié)調兩者的工作等。比較慢的，利用接口電路進行數(shù)據(jù)緩沖，協(xié)調兩者的工作等。信號轉換信號轉換 過程通道和外部設備提供的狀態(tài)信號和控制信號與計算機能識別的過程通道和外部設備提供的狀態(tài)信號和控制信號與計算機能識別的信號一般是不相同的，利用接口電路實現(xiàn)信號轉換，如電平變換、數(shù)據(jù)信號一般是不相同的，利用接口電路實現(xiàn)信號轉換，如電平變換、數(shù)據(jù)轉換等。轉換等。 驅動功能驅動功能 由于計算機總線的信號驅動能力有限，當需要連接多臺由于計算機總線的信號驅動能力有限，當需要連接多臺外部設備時，總線資源可能不

8、夠。利用接口電路可以提高總外部設備時，總線資源可能不夠。利用接口電路可以提高總線的負載能力，使一個接口與多個外部設備相連接，充分利線的負載能力，使一個接口與多個外部設備相連接，充分利用計算機的硬件資源。用計算機的硬件資源。中斷管理中斷管理 外部設備與計算機的溝通，一個重要的手段就是采用中外部設備與計算機的溝通，一個重要的手段就是采用中斷處理技術。采用具有中斷控制管理功能的接口，便于計算斷處理技術。采用具有中斷控制管理功能的接口，便于計算機處理有關中斷事物，包括提出中斷請求、中斷優(yōu)先級排隊機處理有關中斷事物，包括提出中斷請求、中斷優(yōu)先級排隊等。等。 （1 1） 接口技術接口技術 在計算機控制系統(tǒng)

9、中，在計算機控制系統(tǒng)中，CPUCPU與外設所交換的信息有與外設所交換的信息有數(shù)據(jù)信息、數(shù)據(jù)信息、控制信息和狀態(tài)信息控制信息和狀態(tài)信息，為了，為了CPUCPU對外設的尋址，還要有對外設的尋址，還要有地址信息。地址信息。為保證信息的正確傳送，接口內部一般設置若干寄存器，用以為保證信息的正確傳送，接口內部一般設置若干寄存器，用以暫存暫存CPUCPU和外設之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)、狀態(tài)和控制信息。相應的寄存和外設之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)、狀態(tài)和控制信息。相應的寄存器分別稱為器分別稱為數(shù)據(jù)寄存器、狀態(tài)寄存器和控制寄存器數(shù)據(jù)寄存器、狀態(tài)寄存器和控制寄存器。這些能被。這些能被CPUCPU直接訪問的直接訪問的寄存器統(tǒng)稱為端口寄存

10、器統(tǒng)稱為端口，分別叫做，分別叫做數(shù)據(jù)端口、狀態(tài)端數(shù)據(jù)端口、狀態(tài)端口和控制端口口和控制端口，負責對應信息的傳送。，負責對應信息的傳送。 數(shù)據(jù)端口：數(shù)據(jù)端口：用于用于存放外設送往存放外設送往CPUCPU的數(shù)據(jù)以及的數(shù)據(jù)以及CPUCPU輸出到外設去的數(shù)據(jù)輸出到外設去的數(shù)據(jù)，這些，這些數(shù)據(jù)是主機和外設之間交換的最基本信息，長度一般數(shù)據(jù)是主機和外設之間交換的最基本信息，長度一般1-21-2個字節(jié)。個字節(jié)。數(shù)據(jù)端口數(shù)據(jù)端口主要起著數(shù)據(jù)緩沖作用主要起著數(shù)據(jù)緩沖作用。狀態(tài)端口：狀態(tài)端口：主要用來指示外設的當前狀態(tài)。主要用來指示外設的當前狀態(tài)。每種狀態(tài)用一個二進制位表示，每種狀態(tài)用一個二進制位表示，每個外設可以

11、有幾個狀態(tài)位，它們可以被每個外設可以有幾個狀態(tài)位，它們可以被CPUCPU讀取，以測試或檢查讀取，以測試或檢查外設的狀態(tài)，決定程序的流程。外設的狀態(tài)，決定程序的流程。（Ready/Busy/ErrorReady/Busy/Error）控制端口控制端口: :又叫命令端口，用來存放又叫命令端口，用來存放CPUCPU向接口發(fā)出的各種命令和控制字，以向接口發(fā)出的各種命令和控制字，以便便控制接口或設備的動作?？刂平涌诨蛟O備的動作。 CPUCPU和外設的數(shù)據(jù)交換實質就是和外設的數(shù)據(jù)交換實質就是CPUCPU的內部寄存器和接口內部的的內部寄存器和接口內部的端口之間的數(shù)據(jù)交換。端口之間的數(shù)據(jù)交換。 CPU CPU

12、對對數(shù)據(jù)端口數(shù)據(jù)端口進行一次讀或寫操作也就是與該接口連接的外進行一次讀或寫操作也就是與該接口連接的外設進行一次數(shù)據(jù)傳送；設進行一次數(shù)據(jù)傳送；CPUCPU對對狀態(tài)端口狀態(tài)端口進行一次讀操作，就可以獲得外設或接口自身的進行一次讀操作，就可以獲得外設或接口自身的狀態(tài)代碼；狀態(tài)代碼；CPUCPU把若干位控制代碼寫入把若干位控制代碼寫入控制端口控制端口，則意味著對該接口或外設，則意味著對該接口或外設發(fā)出一個控制命令，要求該接口或外設按規(guī)定的要求工作。發(fā)出一個控制命令，要求該接口或外設按規(guī)定的要求工作。（2 2） 輸入輸出通道接口實現(xiàn)及控制輸入輸出通道接口實現(xiàn)及控制 計算機控制系統(tǒng)由于規(guī)模、開發(fā)目的不同，

13、采用不同計算機控制系統(tǒng)由于規(guī)模、開發(fā)目的不同，采用不同的芯片以及測控對象的多樣化，結構形式多種多樣，相應的的芯片以及測控對象的多樣化，結構形式多種多樣，相應的過程通道的接口及其控制也有所不同。過程通道的接口及其控制也有所不同。 若用若用硬件實現(xiàn)硬件實現(xiàn)，實時性好，速度快；若用，實時性好，速度快；若用軟件實現(xiàn)軟件實現(xiàn)，可，可以方便系統(tǒng)功能的改變。以方便系統(tǒng)功能的改變。 硬件設計時，可以采用通用硬件設計時，可以采用通用I/OI/O接口芯片實現(xiàn)，也可選用接口芯片實現(xiàn)，也可選用現(xiàn)成的現(xiàn)成的I/OI/O接口模板實現(xiàn)。采用通用接口模板實現(xiàn)。采用通用I/OI/O接口芯片自行開發(fā)設接口芯片自行開發(fā)設計，針對性

14、強、成本低，但周期長；選用現(xiàn)成的計，針對性強、成本低，但周期長；選用現(xiàn)成的I/OI/O接口模接口模板開發(fā)周期短。板開發(fā)周期短。 1.1.采用通用采用通用I/OI/O接口芯片實現(xiàn)接口芯片實現(xiàn) 功能不同的過程通道和外部設備，需要采用不同的功能不同的過程通道和外部設備，需要采用不同的I/OI/O接口電路來實現(xiàn)與計算機的連接。接口電路來實現(xiàn)與計算機的連接。 常見的接口集成芯片有地址和數(shù)據(jù)鎖存器常見的接口集成芯片有地址和數(shù)據(jù)鎖存器74LS27374LS273、74LS37374LS373，8 8位并行位并行I/OI/O接口接口82128212，8 8位雙向三態(tài)輸出數(shù)據(jù)緩沖位雙向三態(tài)輸出數(shù)據(jù)緩沖器器826

15、68266、82878287，8 8位三態(tài)雙向驅動器位三態(tài)雙向驅動器74LS24574LS245，外部地址譯碼，外部地址譯碼器器74LS13874LS138、74LS13974LS139等。等。 另一類功能極強的接口芯片另一類功能極強的接口芯片為可編程接口芯片。為可編程接口芯片。所謂可所謂可編程接口，是指接口的通用部分由大規(guī)模集成電路實現(xiàn)，其編程接口，是指接口的通用部分由大規(guī)模集成電路實現(xiàn)，其具體功能由程序來確定。具體功能由程序來確定。 可編程接口芯片內部設置有控制寄存器，可編程接口芯片內部設置有控制寄存器，CPUCPU通過向控制通過向控制寄存器寫入控制命令來決定接口的功能。這類接口寄存器寫入

16、控制命令來決定接口的功能。這類接口具有硬件具有硬件的快速性，又具有軟件編程的靈活性的快速性，又具有軟件編程的靈活性，在計算機控制系統(tǒng)中，在計算機控制系統(tǒng)中獲得廣泛的應用。獲得廣泛的應用。 常用的可編程接口芯片有并行接口常用的可編程接口芯片有并行接口8255A/8155/81568255A/8155/8156、串、串行接口行接口8251A8251A、中斷控制器、中斷控制器8259A8259A、計數(shù)器、計數(shù)器/ /定時器定時器8253/82548253/8254、DMADMA控制器控制器8237A8237A以及鍵盤和顯示器接口以及鍵盤和顯示器接口82798279等。等。 2. 2.單板式整體結構單

17、板式整體結構 將測控系統(tǒng)制作成一個獨立的裝置，接口設備與將測控系統(tǒng)制作成一個獨立的裝置，接口設備與CPUCPU制作成一制作成一體，就形成了單板式結構，直接進行軟件開發(fā)就可以了。體，就形成了單板式結構，直接進行軟件開發(fā)就可以了。3.3.標準計算機擴展版標準計算機擴展版 計算機擴展插槽從計算機擴展插槽從ISAISA標準、標準、VISAVISA標準，發(fā)展到現(xiàn)在的標準，發(fā)展到現(xiàn)在的PCIPCI標準。標準。利用計算機的擴展功能，將利用計算機的擴展功能，將I/OI/O接口裝置按照計算機擴展槽的標準接口裝置按照計算機擴展槽的標準開發(fā)，并制成多種類型的板卡，可直接插在計算機的擴展槽上。開發(fā)，并制成多種類型的板

18、卡，可直接插在計算機的擴展槽上。這些板卡功能強大，可以接收各種輸入輸出信號，便于計算機控這些板卡功能強大，可以接收各種輸入輸出信號，便于計算機控制系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)，靈活性好、可靠性高。制系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)，靈活性好、可靠性高。4.4.模塊化模塊化 模塊化輸入輸出接口的實現(xiàn)是將模塊化輸入輸出接口的實現(xiàn)是將I/OI/O功能以模塊的方式來實現(xiàn)，功能以模塊的方式來實現(xiàn)，I/OI/O模塊與計算機之間，以及模塊與計算機之間，以及I/OI/O模塊和模塊和I/OI/O之間的物理連接可以很之間的物理連接可以很靈活，可以是并行總線，也可以是串行總線，還可以是雙絞線相靈活，可以是并行總線，也可以是串行總線，還可以是雙

19、絞線相互連接，系統(tǒng)的構成和擴展非常方便?；ミB接，系統(tǒng)的構成和擴展非常方便。（3 3） 輸入輸出控制方式輸入輸出控制方式 計算機控制系統(tǒng)往往有許多的外圍設備，它包括顯計算機控制系統(tǒng)往往有許多的外圍設備，它包括顯示器、磁盤驅動器、鍵盤、鼠標以及各類過程通道。示器、磁盤驅動器、鍵盤、鼠標以及各類過程通道。 整個系統(tǒng)的運行過程基本上就是計算機（主要指整個系統(tǒng)的運行過程基本上就是計算機（主要指CPUCPU或內存或內存RAMRAM）與各種外部設備進行信息交換的過程，）與各種外部設備進行信息交換的過程，而計算機的工作速度與上述外部設備的工作速度又千差而計算機的工作速度與上述外部設備的工作速度又千差萬別。萬別

20、。 為了能使各種外部設備在為了能使各種外部設備在CPUCPU的統(tǒng)一管理和調度下的統(tǒng)一管理和調度下有條不紊地工作，有條不紊地工作，CPUCPU采用分時工作方式與外設交換信采用分時工作方式與外設交換信息。息。CPUCPU與外部設備交換數(shù)據(jù)的方式就是輸入輸出控制與外部設備交換數(shù)據(jù)的方式就是輸入輸出控制方式。方式。 通常采用的輸入輸出控制方式有三種：程序控制通常采用的輸入輸出控制方式有三種：程序控制方式、中斷控制方式和直接存儲器存?。ǚ绞?、中斷控制方式和直接存儲器存?。―MADMA）方）方式。式。 進行計算機控制系統(tǒng)設計和開發(fā)時，應根據(jù)外進行計算機控制系統(tǒng)設計和開發(fā)時，應根據(jù)外部設備的種類、產生事件的

21、重要性、對數(shù)據(jù)處理速部設備的種類、產生事件的重要性、對數(shù)據(jù)處理速度的要求以及控制系統(tǒng)的要求等，選擇適當?shù)目刂贫鹊囊笠约翱刂葡到y(tǒng)的要求等，選擇適當?shù)目刂品绞?。方式?.1.程序控制方式程序控制方式 程序控制輸入輸出方式是指程序控制輸入輸出方式是指CPUCPU與外圍設備之間與外圍設備之間的數(shù)據(jù)交換是在程序控制之下進行的。這種方式又的數(shù)據(jù)交換是在程序控制之下進行的。這種方式又可以可以分為兩種：無條件輸入輸出方式和查詢式輸入分為兩種：無條件輸入輸出方式和查詢式輸入輸出方式。輸出方式。 無條件輸入輸出方式無條件輸入輸出方式是指是指CPUCPU無需查詢外圍設備的無需查詢外圍設備的狀態(tài)即可進行數(shù)據(jù)傳送的方

22、式。在這種工作方式下，狀態(tài)即可進行數(shù)據(jù)傳送的方式。在這種工作方式下，外圍設備應總是處在準備就緒狀態(tài)。這種方式可以外圍設備應總是處在準備就緒狀態(tài)。這種方式可以用于一些簡單的外圍設備，如電動機啟用于一些簡單的外圍設備，如電動機啟/ /?？刂?、停控制、繼電器的吸合繼電器的吸合/ /釋放控制等。釋放控制等。 查詢式輸入輸出方式查詢式輸入輸出方式是指是指CPUCPU在與外部設備交換在與外部設備交換信息時，往往不能預知傳遞信息的確切時間。為此信息時，往往不能預知傳遞信息的確切時間。為此可以編一個查詢外部設備狀態(tài)的程序，用它去檢查可以編一個查詢外部設備狀態(tài)的程序，用它去檢查表示外部設備的數(shù)據(jù)是否準備就緒的狀

23、態(tài)標志。表示外部設備的數(shù)據(jù)是否準備就緒的狀態(tài)標志。 采用這種工作方式時，外圍設備除了要有數(shù)據(jù)采用這種工作方式時，外圍設備除了要有數(shù)據(jù)口外，還要有狀態(tài)口，用來判斷外圍設備的工作狀口外，還要有狀態(tài)口，用來判斷外圍設備的工作狀態(tài)。態(tài)。 查詢的方式有兩種：查詢的方式有兩種： 采用定時查詢的方式。采用定時查詢的方式。定時查詢的方定時查詢的方式即按一定的時間間隔定時查詢一次所有外圍設備式即按一定的時間間隔定時查詢一次所有外圍設備的狀態(tài)信息，如發(fā)現(xiàn)某一個外圍設備準備就緒，的狀態(tài)信息，如發(fā)現(xiàn)某一個外圍設備準備就緒，CPUCPU就為它服務。就為它服務。 采用這種工作方式的優(yōu)點是采用這種工作方式的優(yōu)點是CPUCP

24、U具有較高的效具有較高的效率，率，并且并且CPUCPU與外圍設備在一定程度上并行工作。與外圍設備在一定程度上并行工作。缺點是可靠性不高，假如某外圍設備出現(xiàn)緊急情況缺點是可靠性不高，假如某外圍設備出現(xiàn)緊急情況需要及時處理而查詢時間間隔未到，需要及時處理而查詢時間間隔未到，CPUCPU不能及時不能及時發(fā)現(xiàn)和處理，有可能引起事故，故發(fā)現(xiàn)和處理，有可能引起事故，故實時性不是很好實時性不是很好。 巡回檢測的方式。巡回檢測的方式。 巡回檢測方式的基本工作原理：每個外圍設備提供一個或巡回檢測方式的基本工作原理：每個外圍設備提供一個或多個狀態(tài)信息，程序中使用測試指令和條件轉移指令。多個狀態(tài)信息，程序中使用測試

25、指令和條件轉移指令。CPUCPU逐個讀入并測試外圍設備的狀態(tài)信息，如果該外圍設備請求逐個讀入并測試外圍設備的狀態(tài)信息，如果該外圍設備請求服務且準備就緒，則與之交換數(shù)據(jù)。否則，不與該外設交換服務且準備就緒，則與之交換數(shù)據(jù)。否則，不與該外設交換數(shù)據(jù)，直接查詢下一個外圍設備。各個外圍設備查詢完后，數(shù)據(jù)，直接查詢下一個外圍設備。各個外圍設備查詢完后，再返回，繼續(xù)循環(huán)查詢直至系統(tǒng)停止工作。再返回，繼續(xù)循環(huán)查詢直至系統(tǒng)停止工作。 采用這種工作方式的優(yōu)點是采用這種工作方式的優(yōu)點是工作方式比較簡單工作方式比較簡單，對于，對于CPUCPU不是很繁忙且系統(tǒng)對數(shù)據(jù)傳送速度要求也不很高時可以不是很繁忙且系統(tǒng)對數(shù)據(jù)傳送

26、速度要求也不很高時可以采用。采用。 采用這種工作方式的缺點是采用這種工作方式的缺點是CPUCPU要花費大量的時間用于要花費大量的時間用于查詢，查詢，工作效率比較低。工作效率比較低。 2.2.中斷控制方式中斷控制方式 計算機控制系統(tǒng)對實時性通常有著較高的要求，如實時計算機控制系統(tǒng)對實時性通常有著較高的要求，如實時數(shù)據(jù)采集、實時運算、實時控制、實時報警等。采用查詢方數(shù)據(jù)采集、實時運算、實時控制、實時報警等。采用查詢方式，式，CPUCPU會浪費大量的時間在循環(huán)等待之中，不僅實時性差，會浪費大量的時間在循環(huán)等待之中，不僅實時性差，而且也很不經濟。而且也很不經濟。 中斷技術的引入在很大程度上克服了這個弊

27、端，此時中斷技術的引入在很大程度上克服了這個弊端，此時CPUCPU不必去循環(huán)檢測外部設備的狀態(tài)，而是在外部設備就緒時主不必去循環(huán)檢測外部設備的狀態(tài)，而是在外部設備就緒時主動向動向CPUCPU發(fā)出一個中斷請求信息，若該事件的優(yōu)先級高于當發(fā)出一個中斷請求信息，若該事件的優(yōu)先級高于當前前CPUCPU所運行的工作，所運行的工作，CPUCPU會立即響應該中斷請求，停止其當會立即響應該中斷請求，停止其當前的工作，轉去處理該中斷申請事件。處理完畢后，又返回前的工作，轉去處理該中斷申請事件。處理完畢后，又返回去進行被中斷了的原來的工作。去進行被中斷了的原來的工作。 中斷方式的采用，要求系統(tǒng)設計時解決好下列中斷

28、方式的采用，要求系統(tǒng)設計時解決好下列問題：問題： (1)(1)現(xiàn)場保護與恢復：現(xiàn)場保護與恢復：中斷產生的時機是隨機的。在程序設計時，應考慮到當中斷產生的時機是隨機的。在程序設計時，應考慮到當CPUCPU響應中斷請求后，將運行程序的中間結果（如運算中間結果、響應中斷請求后，將運行程序的中間結果（如運算中間結果、地址、指令、指針以及當前標志等）完整保存好，即保護好地址、指令、指針以及當前標志等）完整保存好，即保護好現(xiàn)場數(shù)據(jù)和狀態(tài)，待中斷服務程序執(zhí)行完畢后，能夠準確返現(xiàn)場數(shù)據(jù)和狀態(tài)，待中斷服務程序執(zhí)行完畢后，能夠準確返回。回。 (2) (2) 正確判斷中斷源：正確判斷中斷源：CPUCPU應能判斷出是

29、哪個外圍設備提出了中斷請求，并轉入到應能判斷出是哪個外圍設備提出了中斷請求，并轉入到相應的中斷服務程序中。相應的中斷服務程序中。 (3) (3) 能夠實時地響應外圍設備的中斷請求：能夠實時地響應外圍設備的中斷請求：對于外圍設備的每一次中斷請求，對于外圍設備的每一次中斷請求，CPUCPU都能在盡可能短的時都能在盡可能短的時間內進行響應，并在可以接受的時間內完成服務。間內進行響應，并在可以接受的時間內完成服務。 (4) (4) 中斷優(yōu)先級：中斷優(yōu)先級：根據(jù)外圍設備激發(fā)中斷事件的重要程度，將各中斷源設置成根據(jù)外圍設備激發(fā)中斷事件的重要程度，將各中斷源設置成不同的中斷優(yōu)先級。當多個外圍設備同時提出中斷

30、申請時，不同的中斷優(yōu)先級。當多個外圍設備同時提出中斷申請時，CPUCPU將根據(jù)優(yōu)先級的高低，首先處理優(yōu)先級高的中斷請求，將根據(jù)優(yōu)先級的高低，首先處理優(yōu)先級高的中斷請求，然后再響應優(yōu)先級次高的中斷請求，最后再處理優(yōu)先級低端然后再響應優(yōu)先級次高的中斷請求，最后再處理優(yōu)先級低端中斷請求。中斷請求。3.3.直接存儲器存取方式（直接存儲器存取方式（DMADMA方式）方式） DMADMA是一種完全由硬件完成輸入輸出操作的工作方式。是一種完全由硬件完成輸入輸出操作的工作方式。以這種方式工作時，以這種方式工作時，外設和存儲器之間直接進行數(shù)據(jù)交換，外設和存儲器之間直接進行數(shù)據(jù)交換，而不通過而不通過CPU.CPU. DMA DMA和和CPUCPU共享總線，包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總共享總線，包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。當進行線。當進行DMADMA操作時，操作時，DMADMA控制器從控制器從CPUCPU中接管對總線的控中接管對總線的控制，直接使存儲器和外設之間進行數(shù)據(jù)傳送，從而使數(shù)據(jù)傳制，直接使存儲器和外設之間進行數(shù)據(jù)傳送，從而使數(shù)據(jù)傳送速度大為提高。這種控制方式適合于數(shù)據(jù)傳送量較大