1、實驗四 中斷處理 一、實習內容模擬中斷事件的處理。二、實習目的現代計算機系統的硬件部分都設有中斷機構，它是實現多道程序設計的基礎。中斷機構能發現中斷事件，且當發現中斷事件后迫使正在處理器上執行的進程暫時停止執行，而讓操作系統的中斷處理程序占有處理器去處理出現的中斷事件。對不同的中斷事件，由于它們的性質不同，所以操作系統應采用不同的處理。通過實習了解中斷及中斷處理程序的作用。本實習模擬“時鐘中斷事件”的處理，對其它中斷事件的模擬處理，可根據各中斷事件的性質確定處理原則，制定算法，然后依照本實習，自行設計。三、實習題目模擬時鐘中斷的產生及設計一個對時鐘中斷事件進行處理的模擬程序。提示：(

2、1) 計算機系統工作過程中，若出現中斷事件，硬件就把它記錄在中斷寄存器中。中斷寄存器的每一位可與一個中斷事件對應，當出現某中斷事件后，對應的中斷寄存器的某一位就被置成“1”。處理器每執行一條指令后，必須查中斷寄存器，當中斷寄存器內容不為“0”時，說明有中斷事件發生。硬件把中斷寄存器內容以及現行程序的斷點存在主存的固定單元，且讓操作系統的中斷處理程序占用處理器來處理出現的中斷事件。操作系統分析保存在主存固定單元中的中斷寄存器內容就可知道出現的中斷事件的性質，從而作出相應的處理。本實習中，用從鍵盤讀入信息來模擬中斷寄存器的作用，用計數器加1來模擬處理器執行了一條指令。每模擬一條指令執行后，從鍵盤讀

3、入信息且分析，當讀入信息=0時，表示無中斷事件發生，繼續執行指令；當讀入信息=1時，表示發生了時鐘中斷事件，轉時鐘中斷處理程序。(2) 假定計算機系統有一時鐘，它按電源頻率（50Hz）產生中斷請求信號，即每隔20毫秒產生一次中斷請求信號，稱時鐘中斷信號，時鐘中斷的間隔時間（20毫秒）稱時鐘單位。學生可按自己確定的頻率在鍵盤上鍵入“0”或“1”來模擬按電源頻率產生的時鐘中斷信號。(3) 中斷處理程序應首先保護被中斷的現行進程的現場（通用寄存器內容、斷點等），現場信息可保存在進程控制塊中；然后處理出現的中斷事件，根據處理結果修改被中斷進程的狀態；最后轉向處理器調度，由處理器調度選擇可運行的進程，恢

4、復現場使其運行。本實習主要模擬中斷事件的處理，為簡單起見可省去保護現場和處理器調度的工作。(4) 為模擬時鐘中斷的處理，先分析一下時鐘中斷的作用。利用時鐘中斷可計算日歷時鐘，也可作定時鬧鐘等。計算日歷時鐘把開機時的時間（年、月、日、時、分、秒）存放在指定的稱為“日歷時鐘”的工作單元中，用一計時器累計時鐘中斷次數。顯然，根據時鐘中斷的次數和時鐘單位（20毫秒）以及開機時的日歷時鐘可計算出當前的精確的日歷時鐘（年、月、日、時、分、秒）。因此，可按需要計算出一個作業裝入時的時間，一個作業撤離時的時間，終端用戶使用終端的時間，以及其它場合需要確定的時間。定時鬧鐘對需要定時的場合，例如，處理器調度采用“

5、時間片輪轉”策略調度時，可把輪到運行的進程的時間片值（以時鐘單位計算）送到稱為“定時鬧鐘”的工作單元中，每產生一次時鐘中斷就把定時鬧鐘值減1，當該值為“0”時，表示確定的時間已到，起到定時的作用。 (5) 本實習的模擬程序可由兩部分組成，一部分是模擬硬件產生時鐘中斷，另一部分模擬操作系統的時鐘中斷處理程序。模擬程序的算法如圖3-1。其中，保護現場和處理器調度的工作在編程序時可省去。約定處理器調度總是選擇被中斷進程繼續執行。(6) 按模擬算法設計程序，要求顯示或打印開機時間、定時鬧鐘初值、定時鬧鐘為“0”時的日歷時鐘。確定三個不同的定時鬧鐘初值，運行設計的程序，觀察得到的結果。四、思考

6、題把實習二結合到本實習中，可選用時間片輪轉的調度策略。給每個進程分配一個相同的時間片，每產生一次時鐘中斷經處理后，被中斷進程時間片減1，時間片值¹0時，該進程優先運行，若時間片值=0且該進程尚未運行結束，則將它排入隊尾，再給它分配一個時間片，直到所有的進程運行結束。應怎樣設計進程控制塊？各進程的狀態怎樣變化？在本實習的程序中加入處理器調度程序。五、實習報告(1) 實習題目。(2) 程序中使用的數據結構及符號說明。(3) 打印一份源程序并附上注釋。(4) 打印程序運行時的初值和運行結果，格式如下：開機時間（年、月、日、時、分、秒）定時鬧鐘（時鐘單位）鬧鐘結束時間（年、月、日、時、分、秒）    (5) 按思考題要求實習時，打印結構應能反映出您的設計思想。開始 模擬時鐘中斷處理模擬時鐘中斷初始化是置開機時間模擬一