中断处理动作 (中断处理操作)

中断处理动作（中断处理操作）是计算机系统中非常重要的一部分，对于保障系统的稳定运行和实时响应具有至关重要的作用。本文将详细介绍中断处理动作的概念、原理、过程以及实际应用，帮助读者更好地理解和应用相关知识。

一、中断处理动作概述

在计算机系统中，中断是一种特殊的信号，用于通知处理器有紧急事件需要处理。
中断处理动作是指计算机系统在接收到中断信号后，为了处理该中断所执行的一系列操作。
这些操作包括保存现场、识别中断源、执行相应处理程序、恢复现场等步骤。
中断处理动作对于实时系统、操作系统、设备驱动程序等都具有重要意义。

二、中断处理动作的原理

中断处理动作的实现依赖于计算机硬件和操作系统。
当硬件设备或软件程序产生中断时，会向处理器发送一个中断请求信号。
处理器在接收到中断请求信号后，会立即停止当前正在执行的程序，转而处理中断。
为了处理中断，处理器需要进行一系列操作，包括保存现场信息、识别中断源、执行相应的中断处理程序等。

三、中断处理动作的过程

1. 保存现场

当处理器接收到中断请求时，首先需要保存当前程序的现场信息，包括程序计数器、寄存器等内容。
这是为了确保在中断处理完成后，能够继续执行原来的程序。

2. 识别中断源

处理器需要识别中断请求的来源，以确定是由哪个设备或程序产生的中断。
这通常通过查看中断向量表或中断描述符表来实现。

3. 执行相应处理程序

根据中断源，处理器会找到相应的中断处理程序并执行。
中断处理程序是专门用于处理特定类型中断的代码段，它包含了处理该类型中断所需的所有操作。

4. 恢复现场

当中断处理程序执行完毕后，处理器需要恢复原来程序的现场信息，以便继续执行原来的程序。

四、中断处理动作的分类

根据中断的性质和处理方式，中断处理动作可分为以下几类：

1. 硬件中断：由硬件设备产生的中断，如磁盘驱动器、键盘、鼠标等。硬件中断具有最高的优先级，因为它们通常与输入/输出设备相关，需要立即处理。
2. 软件中断：由软件程序产生的中断，如系统调用、异常等。软件中断的优先级通常较低，因为它们不涉及紧急的硬件事件。
3. 异常中断：由系统异常产生的中断，如除以零、访问非法内存等。异常中断通常用于处理程序错误或异常情况。

五、中断处理动作的应用

中断处理动作在计算机系统中有广泛的应用，主要包括以下几个方面：

1. 实时系统：实时系统需要对外部事件进行实时响应，中断处理动作是实现实时响应的关键技术。
2. 操作系统：操作系统通过中断处理动作来管理系统的资源，包括进程调度、设备驱动等。
3. 设备驱动：设备驱动通过中断处理动作与硬件设备通信，实现设备的输入输出功能。
4. 网络通信：网络通信中的许多事件（如数据包到达）都是通过中断处理动作来处理的。

六、总结

本文详细介绍了中断处理动作的概念、原理、过程以及应用。
中断处理动作是计算机系统中非常重要的一部分，对于保障系统的稳定运行和实时响应具有至关重要的作用。
通过了解和学习中断处理动作的相关知识，可以更好地理解和应用计算机系统，为未来的开发工作打下坚实的基础。

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中断处理过程的五个阶段是什么

中断处理的基本过程包括中断请求、中断判优、中断响应、中断服务 和中断返回等五个阶段。 1.中断请求阶段1）发生在CPU内部的中断（内部中断），不需要中断请求，CPU内部的中断控制逻辑直接接收处理。 2）外部中断请求由中断源提出。 外部中断源利用CPU的中断输入引脚 输入中断请求信号。 一般CPU设有两个中断请求输入引脚：可屏蔽中断请求输入引脚和不可屏蔽中断请求输入引脚。 1.1中断请求触发器每个中断源发中断请求信号的时间是不确定的，而CPU在何时响应中断也 是不确定的。 所以，每个中断源都有一个中断请求触发器，锁存自己的中断请求信号，并保持到CPU响应这个中断请求之后才将其清除。 1.2中断允许触发器在CPU内部有一个中断允许触发器，当其为“1”时，允许CPU响应中断， 称为开中断。 若其为“0”，不允许CPU响应中断，中断被屏蔽，称为关中断。 %%通常，当CPU复位时，中断允许触发器也复位为“0”，即关中断。 当 CPU中断响应时，CPU自动关闭中断，禁止接受另一个新的中断。 %%中断允许触发器的状态可以用开中断或关中断指令来设置。 2.中断判优阶段CPU一次只能接受一个中断源的请求，当多个中断源同时向CPU提出中断请求时，CPU必须找出中断优先级最高的中断源，这一过程称为中断判优。 中断判优可以采用硬件方法，也可采用软件方法。 2.1软件判优CPU检测到中断请求后，首先读取中断请求寄存器的内容，逐位检测它们的状态，检测到某一位为1，就确定对应的中断源有中断请求，转去执行它的中断服务程序。 先检测哪一个，哪一个的优先级就高，后检测哪一个，哪一个优先级就低，检测的顺序就是各中断源的优先级顺序。 假设上图中输入端口地址为87FFH。 有如下查询程序：MOV DX, 87FFHIN AL, DX ;读中断请求寄存器内容SHR AL, 1JC IR0 ;IRQ0有请求，转IR0SHR AL,1JC IR1 ;IRQ1有请求，转IR1SHR AL,1JC IR2 ;IRQ2有请求，转IR2… …软件判优耗时较长。 如果中断源很多，中断的实时性就很差，但是软件判优优先权安排灵活。 2.2硬件判优利用专门的硬件电路确定中断源的优先级，有两种常见的方式：菊花链判优电路和中断控制器判优。 2.2.1菊花链判优电路设计思想：每个中断源都有一个中断逻辑电路，所有的中断逻辑电路形成一个链，犹如菊花链。 排在链前端的中断源优先级最高，越靠后的设备优先级越低。 实现过程： CPU收到中断请求，如果允许中断，CPU发出中断响应信号。 中断响应信号首先到达菊花链的前端，如果中断源1提出了中断请求，它就会截获中断响应信号，封锁它，使它不能向下一个中断源传送。 不论下面的中断源有没有提出中断请求，都不可能接收到中断响应信号，因此它们的中断请求也不能被响应。 2.2.2中断控制器判优中断控制器，如Intel8259A，可以以多种方式设置中断源的中断优先级。 中断控制器中有一个中断优先级判别器，它自动判别出目前提出中断请求的优先级最高的中断源，并将它的中断向量码送到数据总线，CPU接收中断向量码并据此找到它的中断服务程序。 3.中断响应阶段经过中断判优，中断处理就进入中断响应阶段。 中断响应时，CPU向中断源发出中断响应信号，同时：① 保护硬件现场；② 关中断；③ 保护断点；④ 获得中断服务程序的入口地址。 4.中断服务阶段中断服务程序的一般结构为：1）保护现场。 在中断服务程序的起始部分安排若干条入栈指令，将各寄存器的内容压入堆栈保存。 2）开中断。 在中断服务程序执行期间允许级别更高的中断请求中断现 行的中断服务程序，实现中断嵌套。 3）中断服务。 完成中断源的具体要求。 4）恢复现场。 中断服务程序结束前，必须恢复主程序的中断现场。 通常是将保存在堆栈中的现场信息弹出到原来的寄存器中。 5）中断返回。 返回到原程序的断点处，继续执行原程序。 5.中断返回阶段返回到原程序的断点处，恢复硬件现场，继续执行原程序。 中断返回操作是中断响应操作的逆过程。

一般中断处理的主要步骤

一般中断处理的主要步骤包括以下几个：1. 中断请求：首先，需要识别中断请求信号，例如硬件中断信号或者软件中断信号。 2. 中断优先级处理：接着，需要根据中断优先级来决定哪个中断请求需要被优先处理。 通常，中断优先级高的请求会被优先处理。 3. 中断屏蔽：在某些情况下，可能需要屏蔽一些低优先级的中断请求，以防止中断冲突或系统死锁。 4. 中断响应：当某个中断请求被确定为最高优先级的中断请求后，系统就会暂停当前的工作，将 CPU 资源转移到中断服务程序中进行处理。 5. 中断处理：在中断服务程序中，需要根据不同的中断类型进行处理。 比如处理硬件设备的中断请求，需要先检查设备的状态，再调用相应的设备驱动程序进行相应的操作。 6. 中断返回：中断处理完成后，需要返回主程序中继续执行之前未完成的工作。 需要注意的是，这些步骤并非所有系统都完全相同，具体的处理方式还需要根据系统设计和应用场景进行调整。

在计算机系统中，请解释什么是中断，请用流程图画出一次中断处理流程

中断是指计算机运行过程中，出现某些意外情况需主机干预时，机器能自动停止正在运行的程序并转入处理新情况的程序，处理完毕后又返回原被暂停的程序继续运行。

中断流程图如下：

中断过程

按照事件发生的顺序，中断过程包括：

①中断源发出中断请求;

②判断当前处理机是否允许中断和该中断源是否被屏蔽;

③优先权排队;

④处理机执行完当前指令或当前指令无法执行完，则立即停止当前程序，保护断点地址和处理机当前状态，转入相应的中断服务程序;

⑤执行中断服务程序;

⑥恢复被保护的状态，执行“中断返回”指令回到被中断的程序或转入其他程序。

上述过程中前四项操作是由硬件完成的，后两项是由软件完成的。

扩展资料

众所周知，处理器的速度跟外围硬件设备的速度往往不在一个数量级上，因此，如果内核采取让处理器向硬件发出一个请求，然后专门等待回应的办法，显然降低内核效率。

既然硬件的响应这么慢，那么内核就应该在此期间处理其他事务，等到硬件真正完成了请求的操作之后，再回过头来对它进行处理。 想要实现这种功能，轮询（polling）可能会是一种解决办法。 可以让内核定期对设备的状态进行查询，然后做出相应的处理。

不过这种方法很可能会让那个内核做不少无用功，因为无论硬件设备是正在忙碌着完成任务还是已经大功告成，轮询总会周期性的重复执行。 更好的办法是由我们来提供一种机制，让硬件在需要的时候再向内核发出信号（变内核主动为硬件主动），这就是中断机制。

中断使得硬件得以与处理器进行通信。 举个例子，在你敲打键盘的时候，键盘控制器（控制键盘的硬件设备）会发送一个中断，通知操作系统有键按下。 中断本质是一种特殊的电信号，由硬件设备发向处理器。

处理器接受到中断后，会马上向操作系统反映此信号的到来，然后就由os负责处理这些新到来的数据。 硬件设备生成中断的时候并不考虑与处理器的时钟同步——换句话说就是中断随时可以产生。 因此，内核随时可能因为新到来的中断而被打断。

不同的设备对应的中断不同，而每个中断都通过一个惟一的数字标识。 因此，来自键盘的中断就有别于来自硬盘的中断，从而使得操作系统能够对中断进行区分，并知道哪个硬件设备产生了哪个中断。 这样，操作系统才能给不同的中断提供不同的中断处理程序。

在它执行程序的时候，如果有另外的事件发生（比如用户又打开了一个程序）那么这时候就需要由计算机系统的中断机制来处理了。

中断机制包括硬件的中断装置和操作系统的中断处理服务程序。

让硬件在需要的时候再向内核发出信号。