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1、VC246基于C+大型中断接口器件设计 基于C+大型中断接口器件设计 关键词：8259A；优先级；状态机；可视化；仿真摘 要中断是计算机系统中十分重要的一种机制。它是解决外部设备和系统连接的很好途径，有效地实现了外部设备与CPU的并行工作。在实际应用中，除了要考虑如何对中断控制器编程进行的问题，还要对采用中断方式进行I/O控制的接口电路进行设计。中断是一种信号，它告诉微处理器已发生了某种需要特别注意的事件，需要去处理或为其服务。在本课题中我们深刻的了解到了8259A的工作方式，工作原理和工作状况；同时知道了中断存在的重要意义，中断通俗的理解可以认为是“异常”，在有异常发生的情况下产生
2、的情况，在两件摆在眼前的事物中选择更需要立刻执行响应的程序，即是在中断中所说的优先级。我们运用编程技术，将8259A芯片仿真式的展现出来，用C+结合程序结构，编程演示其内部的工作机理。利用程序的设计，将芯片的工作原理通过实验平台给大家一个直观的演示，以便对中断的概念理解得更透彻。 1 引言1.1 实验台的现状说明和设计目标现今社会，计算机越来越普及，我们只知道计算机的外部结构和某部分软件是远远不够的，至少我们要对和我们日常生活打交道的朋友的一些重要内部情况。计算机有着许多的寄存器、接口器件、分析器等等。其中中断接口是特别重要的一个概念。每敲击一次键盘都相当于一
3、次中断信号。而主管这个中断信号的就是计算机中的8259芯片。它最突出的特别是具有对中断服务程序入口地址的寻址能力，也就是当CPU响应中断申请后，通过8259A提供的中断类型号可以找到中断服务程序的入口地址，转移到中断服务程序去执行。我们只有对8259A了解后才能进一步了解计算机系统。而我们在最开始了解到的计算机系统中只是知道可一些表面上的东西，实质上计算机是如何工作、我们为什么能通过键盘向计算机发出命令、打印机是怎么打印文件的等都不明白，通过这个仿真式的实验我们对计算机的内部系统等做个详细的剖析。键盘上的每一次击打键入都相当于一次信号的发出，对于计算机来说这每击一键都发出了一个中断信号，告诉C
4、PU有“键盘输入”事件发生，要求CPU读入该键的键值；而打印每一个字符也是一次中断的过程。这些都需要中断控制器8259A协助CPU进行中断处理和完成工作的。中断方法是解决外部设备和系统连接的很好途径，它有效地实现了外部设备与CPU的并行工作。在实际应用中，除了要考虑如何对中断控制器编程进行的问题，还要对采用中断方式进行I/O控制的接口电路进行设计。目前仿真式成为计算机实验的一个发展方向，因为它不需要硬件平台，避免了器件的磨损和开销，同时没有实验环境的时空限制，使演示更加生动，以便更好理解电路运行原理。我们采用实验台这个平台将程序的运行状况直观的展现出来，实验台的设计是通过纯软件的形式模仿硬件接
5、口实验台的逻辑功能，而软件模仿结果与真实硬件实验台的结果是一致的，形象的显示出实验的过程与结果。它分为器件和连线两个部分：对于器件，先是设计一个器件基类，然后由他派生出许多不同的器件类；对于连线，每一个连线可能有很多分支，程序中我们用树的结构表示。同时，我们用测试程序来作为该器件的电路上层程序。来管理器件和连线。在设计中，信号在连线上流动。我们的程序中对连线森林中对应的连线树进行遍历来实现信号流动的动态显示，当遍历到树的节点时，则是一个器件的引脚。我们得到器件对象，然后调用该对象的器件基类的虚函数。对应器件类的这个函数可以实现对该信号的逻辑处理。2.2 访真式编程的理解说明 在该课题
6、中，我们不能做到拿到每一个芯片来真实的展现这个课题的思想。所以我们运用类、对象等来表示该芯片响应外界传来的信号结合自身的功能和程序结构来演示其内部的工作机理。 在本课题我们最重点了解的是8259A芯片的功能，所以我们在这次编程过程中，对8259A进行了详细的编写。相当于把8259A作为了一个类，其中的功能成了被调用的函数。这便形成了访真式编程的中心思想。这样既能得到相对应的芯片方便随时调用，同时也能简洁明了的将芯片的功能和如何实现的通过测试程序展现出来。2.3 状态机的理解说明 状态机从设计的角度来讲就是指状态图，理解各个状态之间的迁移关系；从编码上讲，运用状态表或状态模式
7、来实现演示芯片的工作过程。状态机用于对模型元素的动态行为进行建模，更具体地说，就是对系统行为中受事件驱动的方面进行建模（事件与信号），状态机专门用于定义依赖于状态的行为（即根据模型元素所处的状态而有所变化的行为）。其行为不会随着其元素状态发生变化的模型元素不需要用状态机来描述其行为（这些元素通常是主要负载管理数据的被动类）。从定义可知，状态模式是要应对状态转换的。那么状态的转换在哪里定义呢？你可以选择在使用环境角色的代码中来表现出来，当然这便意味着状态转变的规则就固定下来了。 状态模式相当于我们在想象中已经“实现”了一次，状态模式的引入免除了代码中复杂而庸长的逻辑判断语句。而且具体状
8、态角色将具体状态和它对应的行为封装了起来，这使得增加一种新的状态变得简单一些。而且如果设计合理的话，具体状态角色可以被重用。状态机由状态组成，各状态由转移链接在一起。状态是对象执行某项活动或等待某个事件时的条件。转移是两个状态之间的关系，它由某个事件触发，然后执行特定的操作或评估并导致特定的结束状态。状态图用于显示状态机（它指定对象所在的状态序列）、使对象达到这些状态的事件和条件、以及达到这些状态时所发生的操作。 各位领导、专家、思科公司的嘉宾：早晨好！今天有这么多领导、专家和计算机领域的系主任参加这个会议，对这项事业的执着追求和热情深深感染了我，我感到非常高兴。借此机会，我非常愿意就推动高职
9、高专的信息技术人才培养和大家交流。思科公司给新疆高职高专院校提供思科网络学院及软、硬件设备捐赠，为新疆高职院校创建世界一流的教学环境和平台，是一个非常好的事情，我借此机会向思科公司表示谢意。思科公司是我们的老朋友，在相当长的时间内引领着网络技术世界的潮流。思科网络学院办得比较早，因此经验比较多，由这样的企业资助我们促进新疆高校计算机专业的发展，提供真实的教学环境和教学资源，是一种非常好的形式。第一批思科网络学院在新疆大学及其他相关院校办得非常成功，这次思科公司为我们区内的高职高专计算机系再次提供网络软、硬件设备，充分体现了思科公司对新疆信息化建设的关注、支持和参与。我想这是很好的校企合作模式，
10、通过合作我们能够取得双盈。一方面，我们高职高专院校目前的教学资源非常紧缺，思科的帮助为我们创设了网络教学环境，为师生提供了世界一流的网络实训基地；另一方面，思科也提高了知名度和影响力，这是个很好的事情。在上次召开的新疆高职高专系主任年会上，大家谈到了自治区信息化建设的情况和我们在产业领域发展的思路。今天借这个机会，我想和大家交流一下新疆高职高专院校在培养信息化人才方面的思路和做法，这也是大家关注的问题。大家非常清楚，现在一方面是信息化人才非常紧缺，各个部门、单位都需要一些优秀的、专业性很强的IT领域专业人才；另一方面，这个行业的大众化人才很多。这两年，很多高校在招生过程中发现，很多家长认为过去
11、计算机专业非常热门、非常好，但现在都意识到计算机专业不是那么热门了，为什么呢？因为不管是重点名牌，还是高职高专、中专，所有院校都在办计算机专业。造成这个领域的学生泛滥，而真正实用的又很少。这就给我们提出了一个非常现实和具体的问题。目前，新疆差不多每个高职高专院校都开设了计算机专业，我们在这些专业设置和教学过程中培养的学生虽然比较好，但在分配或就业上也存在一定困难和问题这也确实是学校普遍关注的问题。相信每个院校的系主任也好，院长也好，老师也好，都希望自己的学生在社会上非常抢手，就业面非常宽广，就业率非常高。但大家也很困惑，为什么社会上各个单位都缺计算机人才，而我们的人才却又很难找到就业的机会？我
12、想这不仅是我们校长、系主任、老师所关心的问题，也是教育部门关注的问题。出现这样的问题可能有以下几方面的原因。首先是我们的院校在信息技术领域的专业设置缺乏特点和特色，缺乏对社会需求的了解和认识。比如新疆工业高等专科学校计算机系的学生、我们轻工职业学院计算机系的学生以及乌鲁木齐市职业大学计算机系的学生，本是三所不同学校的学生，但各校在专业设置、课程设置以及教学方面大部分是相同的，所以毕业的学生几乎是一样的，缺乏特点和特色，必然在就业上发生冲突。应该说，经过十几年信息化建设的不断深入和发展，今天的企业、国家机关、科研院所等诸多单位对信息技术人才的需求已经不仅仅是掌握信息技术的简单应用人才，而是深层次
13、人才。而在目前的企业信息化建设中，企业也不简单满足于一个网络系统的建设或开发、简单的财务物资管理、人事管理等普及性的应用，而是逐步深入到ERP、CRM的深层次应用。企业不仅需要一个对计算机了解和掌握的普通学生，还需要对企业管理能够拿出总体解决方案，对企业的信息化做出规划，对企业的信息化进程做出布局、设计的高级专业性人才。同样，在各个行业和领域，在电子政务大力推进的进程之中，国家行政机关需要对电子政务建设有深层次了解和专业背景支撑的专业人才。在推进农业信息化的进程之中，就需要面向广大农牧区，对农牧区需求比较了解的专业行业背景人才。比如新疆工业高等专科学校原来叫煤矿学校，现在在煤矿领域的安全信息化
14、建设方面也有深层次的需要。也就是说，在信息化推进的进程中，各个行业、各个部门对信息技术专业人才的需求不再是只掌握信息技术基础理论或技能，它需要具有各个行业、各个领域专业基础知识人才的支撑和支持。这样毕业生才能够快速地融入到部门和行业中去，较快掌握这个行业的需求，促进领域和行业信息技术的应用和信息化建设。比如新疆农业职业技术学院培养出来的计算机专业学生，我个人认为应该对农村、农业有一定的专业了解和支持。为什么这样讲？因为我们现在大力推进农村信息化工作，这就需要大量具有农业专业背景的信息技术人员到农村去，推动这个领域的发展。如果要新疆工业高等专科学校培养的学生到农村去，他首先从心理上就有距离感，很
15、难想到节水灌溉的自动化、奶牛生产的控制和管理自动化。但如果是农业职业技术学院的学生，他在学习过程中自然想到这个事，如果在农村、农业专业知识方面进行培养，他们就比较容易上手。假如我是农村基层的用人单位，我肯定要新疆农职院培养的计算机专业学生。再比如，在推进信息工业化的进程中，各大能源基地都在兴起和建设，全国各地的大型煤矿集团都到新疆来，因此信息工业化的特征就使得信息化带动这个行业。在煤矿开发生产进程中，最关键的就是安全信息化，如果让我选择，是要工业专科学校的学生，还是要农职院的学生呢？我肯定想要工业专科学校的。但问题是，工业专科学校和农职院培养的计算机专业学生在实际学习中是否有差别，是否有专业背景支持呢？如果都一样就等于零，如果各具本行业的专业背景就不一样了。应该说，新疆很多高职高专院校都有一定的行业背景支撑，虽然各个行业、各个领域在推进信息化的进程中有快有慢，有深有浅，但是这个趋势是不可阻挡的。而且这种快慢或者强弱的区分在很大程度上也是由于行业领域对信息化人才需求得不到满足所造成的。如果各个高职高专院校如果能够结合自己的行业、专业领域的特点和应用需求，在专业计算机信息技术领域的学生培养方面辅助一定
