计算机硬件基础中断和中断程序设计.ppt

7.1 程序中断输人输出方式 CPU与I／O设备并行工作 硬件故障处理 实现人机联系 实现多道程序和分时操作 在一道程序的运行中，由I／O中断系统切换到另外一道程序运行。也可以通过分配每道程序一个固定时间片，利用时钟定时发中断进行程序切换。 实现实时处理 实现应用程序和操作系统的联系 可以在用户程序中安排一条“Trap”指令进入操作系统，称之为“软中断”。其中断处理过程与其他中断类似。 多处理机系统各处理机间的联系 在多处理机系统中，处理机和处理机之间的信息交流和任务切换可以通过中断来实现。 7.1 程序中断输人输出方式 7.1.2. 中断的基本概念 1. 中断:是由I／O设备或其他非预期的急需处理的事件引起的，它使CPU暂时中断现在正在执行的程序，而转至另一服务程序去处理这些事件，处理完后再返回原程序。 2.中断源:引起中断的事件称作中断源， 3.中断服务程序 对某事件的处理实际上就是去执行一段例行程序，该 程序被称为中断处理例行程序或中断服务程序. 4.中断系统:实现中断的硬件及软件称为中断系统。 5.中断判优 当有多个中断源发出中断请求时，需要通过适当办法(软件的、硬件的、软硬件结合的)决定CPU究竟首先处理哪个中断请求，这一过程就是。 7.1 程序中断输人输出方式 7.1.2. 中断的基本概念 7.1.3．有关中断的产生和响应的概念 （1）中断源 中断源的种类大致分3类： 外中断：来自处理机外部设备的中断； 内中断:处理器硬件故障或程序“出错”引起的中断。 软中断:由指令产生的，这是在程序中预先安排好的。而前面两种中断则是随机发生的。 (3) 禁止中断和中断屏蔽 ①禁止中断 产生中断源后，由于某种条件的存在，CPU不能中止现行程序的执行，称为禁止中断。 在CPU内部设有一个“中断允许”触发器。只有该触发器为“1”状态时，才允许处理机响应中断；“中断允许”触发器通过“开中断”或“关中断”指令来置位、复位。进入中断服务程序后自动“关中断”。 中断处理过程 7.1.4.中断处理 1．中断处理过程 中断处理过程可分以下几个步骤： （1）关中断 进入不可再次响应中断的状态，由硬件自动实现。因为接下去要保存断点，保存现场。在保存现场过程中，即使有更高级的中断源申请中断，CPU也不应该响应；否则，如果现场保存不完整，在中断服务程序结束之后，也就不能正确地恢复现场并 继续执行现行程序。 （2）保存断点和现场。 为了在中断处理结束后能正确地返回到中断点，在响应中断时，必须把当前的程序计数器PC中的内容（即断点）保存起来。 现场信息一般指的是程序状态字，中断屏蔽寄存器和CPU中各寄存器的内容。 7.1.5 中断处理 （3）判别中断源，转向中断服务程序。 在多个中断源同时请求中断的情况下，本次实际响应的只能是优先权最高的那个中断源。所以，需进一步判别中断源，并转入相应的中断服务程序入口。 （4）开中断。 因为接下去就要执行中断服务程序，开中断将允许更高级中断请求得到响应，实现中断嵌套。 （5）执行中断服务程序。 不同中断源的中断服务程序是不同的，实际有效的中断处理工作是在此程序段中实现的。 （6）退出中断。 在退出时，又应进入不可中断状态，即关中断，恢复现场、恢复断点，然后开中断，返回原程序执行。 7.1.5 中断处理 2．多重中断处理 多重中断是指在处理某一个中断过程又发生了新的中断请求，从而中断该服务程序的执行，又转去进行新的中断处理。这种重叠处理中断的现象又称为中断嵌套。 一般情况下，在处理某级中的某个中断时，与它同级的或比它低级的新中断请求应不能中断它的处理。而比它优先级高的新中断请求却能中断它的处理。 也就是说，当CPU正在执行某中断服务程序期间，若有更高优先级的中断请求发生， CPU处于开中断状态时，CPU暂停对原中断服务程序的执行，转去执行新的中断请求的服务程序，处理完后再返回原中断服务程序的执行。 7.2 程序中断设备接口的组成和工作原理 8259A中断控制器结构 数据总线缓冲器 读写控制电路 级联缓冲/比较器 中断请求寄存器(IRR) 中断服务寄存器(ISR) 中断屏蔽寄存器(IMR) 优先级判别器(PR) 中断控制逻辑 7.2 程序中断设备接口的组成和工作原理 1）中断请求寄存器IRR ：8位 中断请求寄存器接受外设来的中断请求（IR0～IR7），每一位表示一个外部设备的中断请求。 若 IR0-IR7 引脚上有中断申请，则将相应位置1。。 2）中断屏蔽寄存器IMR ：8位 决定中断请求寄存器（IRR）中的中断申请是否进入优先级判决电