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中断的概念和中断处理过程

 
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X86体系中,CPU在INTR引脚上接到一个中断请求信号,如果此时IF=1,CPU就会在当前指令执行完以后开始响应外部的中断请求,这时,CPU在INTA引脚连续发两个负脉冲,外设在接到第二个负脉冲以后,在数据线上发送中断类型码,接到这个中断类型码后,CPU做如下动作:
1)将中断类型码放入暂存器保存;
2)将标志寄存器内容压入堆栈,以保护中断时的状态;
3)将IF和TF标志清0。
目的是防止在中断响应的同时又来别的中断,而将TF清0是为了防止CPU以单步方式执行中断处理子程序。这时要特别提醒,因为CPU在中响应时自动关闭了IF标志,因此用户如要进行中断嵌套时,必须在自己的中断处理子程序中用开中断指令来重新设置IF;
4)保护断点。
断点指的是在响应中断时,主程序当前指令下面的一条指令的地址。保护断点就是将当前的IP和CS的内容入栈,为了以后正确地返回主程序;
5)根据取到的中断类型码,在中断向量表中找出相应的中断向量,将其装入IP和CS,即自动转向中断服务子程序。

 
《操作系统》教材太过于浓缩,只讲设计思路,不讲设计细节。只有真正接触具体设计时,才能真正明白那些设计思路的作用。
中断的概念和中断处理过程
(1)中断:
在运行一个程序的过程中,断续地以“插入”方式执行一些完成特定处理功能的程序段,这种处理方式称为中断。
(2)中断的作用:
◎并行操作
◎硬件故障报警与处理
◎支持多道程序并发运行,提高计算机系统的运行效率
◎支持实时处理功能
(3)中断的概念与术语
◎按中断源进行分类:发出中断请求的设备称为中断源。按中断源的不同,中断可分为
内中断:即程序运行错误引起的中断
外中断:即由外部设备、接口卡引起的中断
软件中断:由写在程序中的语句引起的中断程序的执行,称为软件中断
◎允许/禁止(开/关)中断: CPU通过指令限制某些设备发出中断请求,称为屏蔽中断。从CPU要不要接收中断即能不能限制某些中断发生的角度 ,中断可分为
可屏蔽中断 :可被CPU通过指令限制某些设备发出中断请求的中断
不可屏蔽中断:不允许屏蔽的中断如电源掉电
◎中断允许触发器:在CPU内部设置一个中断允许触发器,只有该触发器置“1”,才允许中断;置“0”,不允许中断。
指令系统中,开中断指令,使中断触发器置“1”
关中断指令,使中断触发器置“0”
◎中断优先级:为了管理众多的中断请求,需要按每个(类)中断处理的急迫程度,对中断进行分级管理,称其为中断优先级。在有多个中断请求时,总是响应与处理优先级高的设备的中断请求。
◎中断嵌套:当CPU正在处理优先级较低的一个中断,又来了优先级更高的一个中断请求,则CPU先停止低优先级的中断处理过程,去响应优先级更高的中断请求,在优先级更高的中断处理完成之后,再继续处理低优先级的中断,这种情况称为中断嵌套。
(4)中断处理过程:一次完整的中断过程由中断请求、中断响应和中断处理三个阶段组成。
◎中断请求:是由中断源发出的并送给CPU的控制信号,由中断源设备通过将接口卡上的中断触发器置“1”完成。
接口卡上还有一个中断屏蔽触发器
中断屏蔽触发器置“1”,表示要屏蔽该设备的中断请求;
中断屏蔽触发器置“0”,表示允许该设备发出中断请求;
◎中断响应:当CPU接到中断请求,若满足下列条件,就会响应中断。
响应中断的条件:
※允许中断触发器为“1”状态;
※ CPU结束了一条指令的执行过程;
※新请求的中断优先级较高;
中断响应要进行的工作:保存程序计数器PC的内容或许包括程序状态字的内容到堆栈(中断隐指令)
◎中断处理过程: 
关中断->保存断点保护现场->判中断源转中断服务->开中断->执行中断服务程序->关中断->恢复现场恢复断点->开中断->返回断点
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