1、实验四 中断处理一、实习内容模拟中断事件的处理。二、实习目的现代计算机系统的硬件部分都设有中断机构，它是实现多道程序设计的基础。中断机构能发现中断事件，且当发现中断事件后迫使正在处理器上执行的进程暂时停止执行，而让操作系统的中断处理程序占有处理器去处理出现的中断事件。对不同的中断事件，由于它们的性质不同，所以操作系统应采用不同的处理。通过实习了解中断及中断处理程序的作用。本实习模拟“时钟中断事件”的处理，对其它中断事件的模拟处理，可根据各中断事件的性质确定处理原则，制定算法，然后依照本实习，自行设计。三、实习题目模拟时钟中断的产生及设计一个对时钟中断事件进行处理的模拟程序。提示：(1) 计算机
2、系统工作过程中，若出现中断事件，硬件就把它记录在中断寄存器中。中断寄存器的每一位可与一个中断事件对应，当出现某中断事件后，对应的中断寄存器的某一位就被置成“1” 。处理器每执行一条指令后，必须查中断寄存器，当中断寄存器内容不为“0”时，说明有中断事件发生。硬件把中断寄存器内容以及现行程序的断点存在主存的固定单元，且让操作系统的中断处理程序占用处理器来处理出现的中断事件。操作系统分析保存在主存固定单元中的中断寄存器内容就可知道出现的中断事件的性质，从而作出相应的处理。本实习中，用从键盘读入信息来模拟中断寄存器的作用，用计数器加 1 来模拟处理器执行了一条指令。每模拟一条指令执行后，从键盘读入信息
3、且分析，当读入信息=0 时，表示无中断事件发生，继续执行指令；当读入信息=1 时，表示发生了时钟中断事件，转时钟中断处理程序。(2) 假定计算机系统有一时钟，它按电源频率（50Hz）产生中断请求信号，即每隔 20毫秒产生一次中断请求信号，称时钟中断信号，时钟中断的间隔时间（20 毫秒）称时钟单位。学生可按自己确定的频率在键盘上键入“0”或“1”来模拟按电源频率产生的时钟中断信号。(3) 中断处理程序应首先保护被中断的现行进程的现场（通用寄存器内容、断点等） ，现场信息可保存在进程控制块中；然后处理出现的中断事件，根据处理结果修改被中断进程的状态；最后转向处理器调度，由处理器调度选择可运行的进程
4、，恢复现场使其运行。本实习主要模拟中断事件的处理，为简单起见可省去保护现场和处理器调度的工作。(4) 为模拟时钟中断的处理，先分析一下时钟中断的作用。利用时钟中断可计算日历时钟，也可作定时闹钟等。计算日历时钟把开机时的时间（年、月、日、时、分、秒）存放在指定的称为“日历时钟”的工作单元中，用一计时器累计时钟中断次数。显然，根据时钟中断的次数和时钟单位（20 毫秒）以及开机时的日历时钟可计算出当前的精确的日历时钟（年、月、日、时、分、秒） 。因此，可按需要计算出一个作业装入时的时间，一个作业撤离时的时间，终端用户使用终端的时间，以及其它场合需要确定的时间。定时闹钟对需要定时的场合，例如，处理器调
5、度采用“时间片轮转”策略调度时，可把轮到运行的进程的时间片值（以时钟单位计算）送到称为“定时闹钟”的工作单元中，每产生一次时钟中断就把定时闹钟值减 1，当该值为“0”时，表示确定的时间已到，起到定时的作用。(5) 本实习的模拟程序可由两部分组成，一部分是模拟硬件产生时钟中断，另一部分模拟操作系统的时钟中断处理程序。模拟程序的算法如图 3-1。其中，保护现场和处理器调度的工作在编程序时可省去。约定处理器调度总是选择被中断进程继续执行。(6) 按模拟算法设计程序，要求显示或打印开机时间、定时闹钟初值、定时闹钟为“0”时的日历时钟。确定三个不同的定时闹钟初值，运行设计的程序，观察得到的结果。四、思考
6、题把实习二结合到本实习中，可选用时间片轮转的调度策略。给每个进程分配一个相同的时间片，每产生一次时钟中断经处理后，被中断进程时间片减 1，时间片值0 时，该进程优先运行，若时间片值=0 且该进程尚未运行结束，则将它排入队尾，再给它分配一个时间片，直到所有的进程运行结束。应怎样设计进程控制块？各进程的状态怎样变化？在本实习的程序中加入处理器调度程序。五、实习报告(1) 实习题目。(2) 程序中使用的数据结构及符号说明。(3) 打印一份源程序并附上注释。(4) 打印程序运行时的初值和运行结果，格式如下：开机时间（年、月、日、时、分、秒）定时闹钟（时钟单位） 闹钟结束时间（年、月、日、时、分、秒）(5) 按思考题要求实习时，打印结构应能反映出您的设计思想。模拟时钟中断处理模拟时钟中断初始化是置开机时间模拟一条指令的执行：计数器加 1读键盘消息有模拟的时钟中断？计时器：=0置定时闹钟保护现场计时器加 1定时闹钟减 1定时闹钟=0？处理器调度计算当前日历时钟显示/打印信息结束否否是图 3-1 时钟中断处理模拟算法开始
