第3章中断与输入输出系统要点解析.ppt

Microsoft Learning Center Wicresoft * 中断是一种在发生了一个外部的事件(一个急需处理的事件、异常情况或者特殊请求)时调用相应的处理程序的过程。 中断处理过程流程图。 中断系统 中断的分类和分级 中断的响应和中断的处理 中断嵌套的原则 中断响应次序和中断处理次序 中断系统的软硬件功能分配 1、中断和子程序调用的主要区别： 中断服务程序与中断时CPU正在运行的程序是相互独立的，它们之间没有确定的关系；而子程序调用时转入的子程序和正在执行的程序段是同一个程序的两部分。 中断和中断地址一般是由硬件形成的；而子程序的调用和子程序地址的形成都是由转移指令决定的。 中断过程要保存所有的内部状态信息（现场）；子程序调用时可以只保存PC的值。 中断程序调用的过程比子程序调用复杂得多。 2、中断为什么要分类？ 若系统的中断源个数很少时，可以用硬件来为每一个中断源直接形成各中断服务程序的入口地址，以便转入中断服务程序。但一般的高性能大型多用户系统，系统的中断源个数可能多达数十甚至数百个，这时，宜将性质接近的中断源分成类，每一类都各自用硬件形成其中断服务程序的总入口。在响应了该类中断后，再由软件查询其中断类的中断字寄存器的内容来分支转入某个具体的中断源处理分支程序进行处理。因此，中断源的分类主要是为减少中断处理程序入口地址的形成的硬件数量。 机器校验类中断；管理程序调用类总断；程序性中断； 外部中断；输入/输出中断；重新启动中断 机器校验中断是告诉程序发生了设备故障； 管理程序调用中断是用户程序需要操作系统介入时，通过执行“访管”指令时发生的； 程序性中断是包括指令和数据的格式错、程序执行中出现异常（非法指令、目态下使用管态指令、主存访问方式保护、寻址超过主存容量、各种溢出、除数为“0”、有效位为“0”等）以及程序的事件记录、监督程序对事件的监测引起的中断等； 外部中断是来自机器外部，它包括各种定时器中断、外部信号中断及中断键中断；外部中断主要用于与其它机器和系统的联系； 输入/输出中断在输入输出操作完成，I/O通道或设备发出故障时发出，它是CPU与I/O设备及通道联系的工具； 重新启动中断是为操作员或另一台CPU要启动一个程序所用，CPU不能禁止这种中断 3、中断为什么要分级？ 在中断源分成类之后，对于不同类的中断，就要根据中断类的性质、紧迫性、全局性、重要性和软件处理的方便性等，再将它们分成不同的中断响应优先级，让级别高的中断类能优先得到响应。 一般在安排中断类响应的优先级时，将机器校验类中断列为第1级，即具有最高的优先级；程序性中断和管理程序调用类中断列为第2级，其后依次是外部中断，输入输出中断，重新启动中断。 4、中断的响应和中断的处理 中断响应是允许中断源能够中断CPU现行程序的运行，转去对该中断请求进行预处理，包括保存好断点和关键性的断点现场，调出相应的中断处理程序，准备对其执行。在大多数机器中，中断响应是通过采用交换新旧程序状态字的办法来完成的。 中断处理是通过具体执行中断服务程序来对中断源进行处理的过程。中断服务程序内部根据情况还需要保存其它一些断点现场，并在返回中断点前加以现场恢复。 5、当CPU正在处理一个中断时，是否还响应其他设备发出的中断请求？ 单重中断处理方式是中断结构中最基本的形式，在处理一个中断请求期间不允许被其它中断请求打断。 如果在处理一个中断请求期间允许被其它更为紧急的中断请求打断，则构成多重中断处理方式。 6、中断嵌套的原则 由于中断请求是随机发生的，完全有可能在处理某个中断服务程序的过程中，又出现新的中断请求，这时就可能出现中断的嵌套。在中断嵌套时，应遵循的原则是：在处理某级中的某个中断请求时，应当屏蔽与之同级或低级的中断请求，只有比其高级的中断请求才可中断正在处理的中断服务程序。在发生中断嵌套时，为保证正确地返回到原中断点，系统中都采用在中断时，将断点地址用硬件的方法自动压进堆栈来保存。等中断返回时，再用硬件的方法将保存的返回地址自动弹出堆栈到程序计数器中。利用堆栈的后进先出工作方式就可实现从哪儿来回哪儿去。 7、中断的响应次序和中断的处理次序 中断响应次序：是靠用中断响应的硬件排队器事先固定好的。它总是对进入了中断响应排队器的中断级请求按由高到低的次序响应其中一个高优先级的中断级请求，除非某些中断级请求未进入中断响应排队器排队。 中断处理次序：中断处理程序实际执行完的次序。 为了能动态地调节中断处理次序，在中断级请求源与中断响应排队器的入口端之间又加设了一个