中断处理(中断处理过程)

中断处理过程

中断处理是一个计算机系统的重要组成部分,它负责处理来自硬件和软件事件的请求并对其进行响应。当发生中断时,CPU会暂时暂停当前正在执行的程序,转而执行中断处理程序。

中断处理过程

中断处理过程通常包括以下步骤:

  • 中断请求: 当发生中断事件(例如硬件故障或系统调用)时,硬件或软件会向CPU发送中断请求信号。
  • 中断认可: CPU接收到中断请求信号后,会停止执行当前程序,并向中断源发出中断认可信号,表示CPU已准备好处理中断。
  • 保存寄存器: CPU将当前程序的寄存器值保存到堆栈中,以便在中断处理程序完成后恢复程序执行。
  • 跳转到中断处理程序: CPU跳转到中断向量表中指定的中断处理程序地址。
  • 执行中断处理程序: 中断处理程序会处理中断事件,例如读取输入设备的数据、处理错误或切换任务。
  • 恢复寄存器: 中断处理程序完成后,CPU会从堆栈中恢复当前程序的寄存器值。
  • 跳转到原程序: CPU从中断向量表中指定的中断返回地址继续执行原程序。

中断类型

中断有多种类型,包括:

  • 硬件中断: 由硬件设备(如键盘或时钟)产生的中断。
  • 软件中断(系统调用): 由软件程序发出的中断,用于请求操作系统的服务。
  • 异常: 由硬件或软件错误产生的中断,例如内存访问违规或除零错误。

中断向量表

中断向量表是一个内存区域,包含每个中断类型的中断处理程序的地址。当发生中断时,CPU会从中断向量表中获取相应的中断处理程序地址。

优先级中断

中断是可以优先级排序的,因此,高优先级中断会比低优先级中断优先处理。这可以确保对关键事件及时做出响应,例如硬件故障或系统崩溃。

中断屏蔽

为了防止中断在不合适的时间发生,可以屏蔽某些类型的中断。例如,在执行关键操作期间,CPU可以屏蔽低优先级中断,以确保不受干扰。

结论

中断处理对于计算机系统高效和可靠操作至关重要。它允许系统及时响应外部事件,处理错误并提供对操作系统的访问。通过了解中断处理过程及其不同类型,我们可以更好地理解计算机系统如何与硬件和软件交互。


中断的工作过程是怎样的?为什么要采用中断?

一次中断处理过程的五个阶段如下:

1.中断请求 。

中断请求是由中断源向CPU发出中断请求信号。外部设备发出中断请求信号要具备以下两个条件:

(1)外部设备的工作已经告一段落。例如输入设备只有在启动后,将要输入的数据送到接口电路的数据寄存器(即准备好要输入的数据)之后,才可以向CPU发出中断请求。(2)系统允许该外设发出中断请求。如果系统不允许该外设发出中断请求,可以将这个外设的请求屏蔽。当这个外设中断请求被屏蔽,虽然这个外设准备工作已经完成,也不能发出中断请求。

2.中断排队 。

中民申请是随机的,有时会出现多个中断源同时提出中断申请。但CPU每次只能响应一断源的请求,那么究竟先响应哪一个中断源的请求呢?这就必须根据各中断源工作性质的轻重缓急,预先安排一个优先级顺序,当多个中断源同时申请中断时,即按此优先级顺序进行排队,等候CPU处理。一般是把最紧迫和速度最高的设备排在最优先的位置上。

CPU首先响应优先级别最高的中断源。当中断处理完毕,再响应级别低的中断申请。

中断排队可以采用硬件的方法,也可以采用软件的方法。前者速度快,但需要增加硬设备;后者无需增加硬设备,但速度慢,特别是中断源很多时尤为突出。

软件优用查询技术:

当CPU响应中断后,就用软件查询以确定是哪些外设申请中断,并判断它们的优先权。当CPU响应中断后,把中断寄存器的状态作为一个外设读入CPU,逐位检测它们的状态,若哪一位为1,则该位对应的外设有中断请求,应转到相应的服务程序的入口。

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