《汇编语言程序设计》第十三章：中断及中断处理程序.pptx

中断及中断处理程序本章将深入探讨计算机系统中的中断机制。我们将详细介绍中断的概念、类型以及操作系统如何高效管理中断处理程序。这是理解计算机系统底层工作原理的关键内容。ＯabyＯＯＯＯＯＯＯＯＯ

中断的概念定义中断是一种硬件或软件事件,打断正常程序执行的流程,转而执行特定的中断处理程序。目的中断机制允许系统快速响应外部事件,提高系统的实时性和交互性。特点中断是被动触发的,可以异步发生,打断正常程序执行流程。作用中断用于实现系统对外部事件的监控和快速响应,提高系统的性能和交互体验。

中断的分类根据触发源分类：硬件中断和软件中断根据优先级分类：可屏蔽中断和不可屏蔽中断根据响应时间分类：实时中断和非实时中断

中断的响应过程1接收中断请求当硬件设备或软件程序发生中断事件时,CPU会立即暂停当前执行的指令,开始响应中断请求。2保存现场状态CPU会保存当前执行指令的环境信息,包括程序计数器、标志寄存器等,以便在处理完中断后恢复现场。3查找中断向量CPU根据中断号到中断向量表中查找对应的中断服务程序地址,以进入中断处理流程。

中断向量表向量表结构中断向量表是一种数据结构,用于存储各种中断类型对应的处理程序入口地址。地址管理中断向量表中的地址指向了中断处理程序的入口,当中断发生时CPU会跳转到这些地址执行对应的处理程序。硬件支持中断向量表通常由CPU硬件维护,当中断发生时CPU会自动查找向量表并跳转执行对应的处理程序。

中断处理程序的编写在编写中断处理程序时,需要遵循一些基本原则。首先,程序需要尽快地处理中断,以确保系统的实时性和响应性。其次,程序应该保护现场,即保存现有的系统环境,以便在中断处理完毕后能够恢复到原状。中断处理程序通常由两部分组成:保存现场和恢复现场。保存现场部分负责保存CPU的寄存器、标志位等重要信息;恢复现场部分则负责在中断处理结束后恢复原有的系统环境。此外,中断处理程序还需要确定中断的来源,根据不同的中断类型采取相应的处理措施。

中断屏蔽了解中断屏蔽中断屏蔽是一种机制,可以暂时屏蔽某些中断的响应,防止它们打断正在执行的程序。这可以确保关键任务能够顺利完成。屏蔽中断的方法通常通过设置中断屏蔽寄存器来实现中断屏蔽。程序可以设置或清除寄存器中的特定位,以屏蔽或启用特定的中断源。合理使用中断屏蔽中断屏蔽应谨慎使用,仅在必要时屏蔽中断,以避免影响系统的实时响应能力。过度使用中断屏蔽可能会导致系统失去及时响应外部事件的能力。

中断优先级1优先级概念不同类型的中断具有不同的优先级,用于决定系统先响应哪个中断请求。高优先级中断可以中断正在处理的低优先级中断。2优先级分配通常将时间敏感或紧急的中断分配高优先级,如时钟中断和设备故障中断。较低优先级则分配给相对不紧急的中断,如用户输入中断。3优先级实现通过硬件或软件设置中断优先级,如使用电平敏感或边沿触发中断。软件可以动态调整优先级,以适应运行时环境变化。4优先级影响适当设置中断优先级可提高系统的响应速度和可靠性,但过于复杂的优先级架构可能导致性能降低和调试困难。

中断嵌套1获取中断当接收到中断请求时2保存现场保存CPU寄存器和程序状态3执行处理根据中断类型执行相应的处理程序4恢复现场将CPU寄存器和程序状态恢复到中断前在中断处理过程中,可能会再次产生新的中断请求。这种情况下,需要对新的中断进行处理,这就是中断嵌套。中断嵌套涉及到中断的保存和恢复,以及对多个中断服务例程的合理调度与处理。合理的中断嵌套机制对于确保系统的实时响应和稳定运行至关重要。

时钟中断系统中最重要的中断之一就是时钟中断。计算机系统需要一个内部时钟来维持系统运行的节奏和时序。时钟中断会周期性地发生,通常每隔一定的时间间隔就触发一次。时钟中断主要用于系统计时和程序执行的时间统计。系统可以利用时钟中断进行各种时间相关的任务调度和事件处理,如定时器、任务切换等。

键盘中断键盘中断是计算机系统中非常常见的一种硬件中断。当用户按下键盘上的某个键时，键盘驱动程序会生成一个硬件中断信号,通知操作系统进行相应的处理。键盘中断的处理过程包括读取按键状态、产生相应的ASCII码并发送给应用程序。中断处理程序需要迅速响应,以避免丢失按键输入。

串行通信中断串行通信接口串行通信中断用于监控和控制通过串行端口传输的数据流,确保数据正确无误地在设备之间传输。常见串行协议常见的串行通信协议包括UART、I2C、SPI和CAN总线,每种协议有独特的特点适用于不同的应用场景。中断服务程序中断服务程序会监控串行通信中的各种事件,如数据接收、发送完成、错误等,并采取相应的处理措施。

打印机中断在计算机系统中,打印机中断是一种常见的外设中断。当用户发起打印请求时,打印驱动程序会向中断控制器发送一个中断请求信号,以通知中央处理器有打印任务需要处理。