程序中断接口电路详解：计算机组成原理实例

在《计算机组成原理》第二版中，唐朔飞教授的PPT讲义详细阐述了程序中断方式的接口电路。这一部分主要讨论的是计算机硬件中一个关键的通信机制，即中断系统，它允许程序在执行过程中响应外部事件或内部条件，暂时中止当前任务，处理这些事件后再恢复之前的执行流程。 首先，中断系统的核心包括中断请求触发器（INTR）和中断屏蔽触发器（MASK）。中断请求触发器（INTR）的作用是当外部设备或内部需要时，向CPU发送中断请求信号，使CPU知道有中断事件发生。当INTR状态变为1时，表示有中断请求。而中断屏蔽触发器（MASK）则用于决定是否接受中断，当MASK为1时，即使有中断请求也会被CPU忽略，从而防止不必要的中断干扰。 中断查询信号是由CPU发出的，但它的响应和处理实际上是受外部设备本身控制的。中断请求的完成状态通常由一个名为“完成触发器”的部件来表示，通过这个触发器，CPU可以确认中断已经被正确处理或者等待进一步的动作。 在冯·诺依曼计算机体系结构下，中断是实现存储程序原则的重要组成部分。存储程序意味着程序和数据都存储在同一个存储器中，按地址访问。这种设计使得计算机可以按需暂停当前执行的指令，转而去执行中断服务程序，处理完后返回到中断前的状态继续执行。 中断方式的接口电路设计涉及到指令系统和硬件实现的细节，比如操作码和地址码的编码，以及如何通过寻址技术找到中断服务程序的位置。此外，冯·诺依曼计算机的硬件框图中，中断系统连接了输入/输出设备、运算器、控制器和存储器，它们协同工作，确保中断的高效响应和处理。 理解并掌握中断方式的接口电路对于理解计算机系统的可靠性和效率至关重要，因为它直接影响到系统的实时性、并发处理能力和错误处理能力。在编写程序时，程序员需要考虑中断可能带来的影响，合理安排中断服务程序，以避免不必要的性能损耗。 唐朔飞教授的这部分讲解深入浅出地介绍了程序中断方式的接口电路设计原理，对于学习计算机组成原理的学生和工程师来说，是理解和应用现代计算机系统不可或缺的知识点。