中断处理的基本过程

本是古典何须时尚 2023-07-18 04:56 7阅读 0赞

**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。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjI0MDY2Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
假设上图中输入端口地址为87FFH。有如下查询程序：  
MOV DX, 87FFH  
IN AL, DX ;读中断请求寄存器内容  
SHR AL, 1  
JC IR0 ;IRQ0有请求，转IR0  
SHR AL,1  
JC IR1 ;IRQ1有请求，转IR1  
SHR AL,1  
JC 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。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjI0MDY2Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
**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。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjI0MDY2Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

### 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。**

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