程序控制和中斷管理.ppt

《程序控制和中斷管理.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《程序控制和中斷管理.ppt（40頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第四章 程序控制和中斷管理,1.程序地址產(chǎn)生結(jié)構(gòu) 2.轉(zhuǎn)移，調(diào)用和返回 3.指令重復(fù) 4.中斷系統(tǒng),1.程序地址產(chǎn)生結(jié)構(gòu),,CPU芯片的程序地址產(chǎn)生邏輯,(1)程序計(jì)數(shù)(PC)：16位PC對內(nèi)部和外部程序存儲 器尋址。 (2)程序地址寄存器(PAR)：16位的程序地址寄存器(PAR)驅(qū)動程序地址總線(PAB)，提供程序的讀、寫地址。 (3)堆棧：16位寬、8級深的硬件堆棧最多可保存8個(gè)返回地址。此外，也可將堆棧用做暫存存儲器。 (4)微堆棧(MSTACK)：有時(shí)程序地址產(chǎn)生邏輯使用這個(gè)16位寬、1級深的堆棧保存1個(gè)返回地址。。 (5)重復(fù)計(jì)數(shù)器(RPTC)：16位的RPTC與重復(fù)指令(RTP

2、)一起，用來確定RTP后面的一條指令重復(fù)執(zhí)行次數(shù)。,程序地址的產(chǎn)生有7種情況,(1)順序操作：程序的地址來源于PC計(jì)數(shù)器(程序地址+1)。 (2)空(啞)周期：程序的地址來源于PAR(程序地址+1)。 (3)從子程序返回：程序的地址來源于棧頂(TOS)。 (4)從表傳送或塊傳送返回：程序的地址來源于微堆棧(MSTACK)。 (5)轉(zhuǎn)移到或調(diào)用指令中指定的地址：程序的地址來源于轉(zhuǎn)移或調(diào)用指令，即利用程序讀總線(PRDB)的方式獲取程序地址。 (6)轉(zhuǎn)移到或調(diào)用累加器低半部分指定的地址：程序的地址來源于累加器的低半部分，即利用數(shù)據(jù)讀總線(DRDB)的方式獲取程序地址。 (7)轉(zhuǎn)移到中斷服務(wù)程序：程

3、序的地址來源于中斷矢量單元，即利用程序讀總線(PRDB)的方式獲取程序地址。,加載到程序計(jì)數(shù)器（PC)的地址,1.順序執(zhí)行 2.分支（轉(zhuǎn)移） 3.子程序調(diào)用和返回 4.軟件或硬件中斷 5.計(jì)算轉(zhuǎn)移,堆棧,16位寬、8級深的硬件堆棧。調(diào)用了程序或發(fā)生中斷時(shí)程序地址產(chǎn)生邏輯，利用該堆棧保存返回地址。 當(dāng)CPU進(jìn)入子程序或中斷服務(wù)程序時(shí)，返回地址自動裝入堆棧的棧頂，這一操作不需要附加的周期。 當(dāng)子程序或中斷服務(wù)程序完成時(shí)，返回指令將返回地址從棧頂傳送到程序計(jì)數(shù)器。 當(dāng)不需要用8級返回地址時(shí)，該堆棧也可以用來保存子程序或中斷服務(wù)程序中的相關(guān)數(shù)據(jù)或用于其他目的。 PUSH和POP 累加器低16位拷

4、貝到棧頂；反之棧頂拷貝到累加器低16位 PUSHD和POPD 數(shù)據(jù)存儲區(qū)中的值拷貝到棧頂或棧頂?shù)闹悼截惖綌?shù)據(jù)存儲區(qū)。,微堆棧(MSTACK) 16位寬、1級深的堆棧保存1個(gè)返回地址。與堆棧不同，它的操作是不可見的。也就是說沒有可以使用微堆棧保存信息的指令，只有程序地址產(chǎn)生邏輯才能夠使用微堆棧。 程序地址產(chǎn)個(gè)邏輯在執(zhí)行BLDD，BLPD，MAC， MACD，TBLR和TBLW這些串(塊)操作指令時(shí)利用微堆棧保存返回地址。當(dāng)執(zhí)行這些指令時(shí)，首先把PC+2的地址送到微堆棧保存，當(dāng)這些指令重復(fù)執(zhí)行時(shí)，PC可使第一個(gè)操作數(shù)的地址自動增量，同時(shí)使第二個(gè)操作數(shù)的地址改變，到所重復(fù)的指令完成時(shí)再將微堆棧彈回到

5、程序地址產(chǎn)生邏輯。,2.轉(zhuǎn)移，調(diào)用和返回,轉(zhuǎn)移、調(diào)用和返回將改變指令流的順序，轉(zhuǎn)到新的地址單元去執(zhí)行指令。 轉(zhuǎn)移僅使控制轉(zhuǎn)換到新的地址單元，調(diào)用還要將返間地址(調(diào)用指令后面的那條指令的地址)保存到硬件堆棧的棧頂。 每個(gè)被調(diào)用的子程序或中斷服務(wù)程序都以返回指令結(jié)束，返回指令將堆棧中的返回地址彈到程序計(jì)數(shù)器(PC)。 具有無條件和有條件兩種類型的轉(zhuǎn)移、調(diào)用和返回指令。,無條件轉(zhuǎn)移,當(dāng)執(zhí)行無條件轉(zhuǎn)移(B，BACC)和無條件調(diào)用子程序(CALL，CALA)指令時(shí)，將指定的程序儲器的地址加載到PC，并從該地址開始執(zhí)行程序。 執(zhí)行無條件返回(RET)指令時(shí)，將棧項(xiàng)的值(返回地址)加載到PC，并從該地址繼續(xù)

6、執(zhí)行程序。,有條件指令,組1：最多可選兩個(gè)條件。每個(gè)條件必須來自不同的類(A或B)，個(gè)能從向 一類中選擇兩個(gè)條件。 組2：最多可選3個(gè)條件，每個(gè)條件必須來自不同的類(A，B或C)，不能有兩個(gè)條件來自同一類。 BCND pma,cond1,cond2,... 轉(zhuǎn)移pma開始的指令 cc pma,cond1,cond2,... 調(diào)用pma開始的子程序,重復(fù)指令,重復(fù)指令(RPT)允許一條指令的重復(fù)次數(shù)為N+1次。N為RPT指令的操作數(shù)。 當(dāng)執(zhí)行RPT時(shí)，計(jì)數(shù)值N被裝入重復(fù)計(jì)數(shù)器(RPTC)，然后，被重復(fù)的指令每執(zhí)行一次，RPTC就減1，直至RPTC為0。如果計(jì)數(shù)值N是從一個(gè)數(shù)據(jù)存儲器讀取，RPTC

7、作為16位計(jì)數(shù)器，如果N被設(shè)定為一個(gè)操作常數(shù)，則RPTC為8位計(jì)數(shù)器。 這種重復(fù)功能對于NORM(累加器內(nèi)容規(guī)一化)、MACD(乘、累加及數(shù)據(jù)移動)和SUBC(條件減)等指令很有用。在指令重復(fù)時(shí)，程序存儲器的地址總線和數(shù)據(jù)總線是空閑的，可與數(shù)據(jù)存儲器的地址總線和數(shù)據(jù)總線并行地取第2個(gè)操作數(shù)。這就使得被重復(fù)的指令每重復(fù)一次，都能夠在一個(gè)單周期內(nèi)完成操作。,NORM指令把累加器中的有符號數(shù)規(guī)格化。 對定點(diǎn)數(shù)進(jìn)行規(guī)格化即把他們分成指數(shù)和尾數(shù)。,TMS320C2000中斷系統(tǒng),1中斷類型 支持軟件中斷和硬件中斷。 軟件中斷由程序指令產(chǎn)生（INTR、TRAP或RESET）。 硬件中斷由設(shè)備的一個(gè)信號產(chǎn)生

8、，包括兩種類型：外部硬件中斷由外部中斷口的信號觸發(fā)；內(nèi)部硬件中斷由片內(nèi)外設(shè)的信號觸發(fā)。 無論是硬件中斷還是軟件中斷，都屬于以下兩種類型：1）可屏蔽中斷 （2）非屏蔽中斷,硬件中斷和軟件中斷從CPU管理的角度又分為可屏蔽中斷和不可屏蔽中斷兩類。 可屏蔽中斷：均為硬件中斷，可以用軟件設(shè)置使它們禁止(屏蔽)或允許(不屏蔽)。當(dāng)硬件設(shè)備或外部引腳成功地請求了可屏蔽中斷時(shí)，與其相應(yīng)的一個(gè)或幾個(gè)標(biāo)志被激活，無論處理器是否響應(yīng)此中斷，這些標(biāo)志都被設(shè)置為1。 不可屏蔽中斷：包括所有的軟件中斷（由INTR，NMI和 TRAP指令請求）和兩種外部硬件中斷(RS和NMI)。對于不可屏蔽中斷，總是要響應(yīng)并從主程序轉(zhuǎn)移

9、到中斷服務(wù)程序。,中斷類型,中斷源,中斷結(jié)構(gòu),中斷源的中斷向量及硬件中斷優(yōu)先權(quán),,外設(shè)中斷,PIQn,PIACKRn,n=0,1,2,,,,,,,2中斷標(biāo)志寄存器（IFR）和中斷屏蔽寄存器（IMR）,中斷標(biāo)志寄存器（IFR）是存儲器映象的CPU寄存器。中斷標(biāo)志寄存器（IFR）結(jié)構(gòu)圖。中斷屏蔽寄存器（IMR）也是存儲器映象的CPU寄存器，用來屏蔽外部和內(nèi)部的可屏蔽中斷，其結(jié)構(gòu)圖同IFR完全一致。,中斷標(biāo)志寄存器（IFR）結(jié)構(gòu)圖,中斷屏蔽寄存器（IMR）,全局開關(guān),綜合圖示,中斷響應(yīng)過程,4，5，6要點(diǎn)（對應(yīng)下下頁）,,1,2,3要點(diǎn)（對應(yīng)下頁）,可屏蔽中斷回顧,中斷響應(yīng)過程,管理中斷有3個(gè)主要階段。 (1)接受中斷請求：來自程序代碼的軟件中斷請求、來自引腳或片內(nèi)設(shè)備硬件中斷請求到達(dá)CPU時(shí)(若為可屏蔽中斷，將使中斷標(biāo)志寄存器的相應(yīng)標(biāo)志置1)，該中斷掛起，或說正在等待響應(yīng)。 (2)響應(yīng)中斷：如果是可屏蔽中斷，則必須滿足某些條件時(shí)CPU才會響應(yīng)；對非屏蔽中斷則立即響應(yīng)。 (3)執(zhí)行中斷服務(wù)程序：一旦中斷被響應(yīng)，CPU就根據(jù)放在中斷矢量地址中的轉(zhuǎn)移指令，按照器件的要求轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的中斷服務(wù)程序中去執(zhí)行。,中斷操作流程圖,外設(shè)中斷管理,標(biāo)志及屏蔽位,可屏蔽中斷響應(yīng),中斷服務(wù)流程,