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中断技术引入计算机系统

日期:2016-03-24 10:54:30 来源:大学生学习网

  中断技术是现代计算机系统中很重要的功能。最初,中断技术引入计算机系统,只是为了解决快速的CPU与慢速的外部设备之间传送数据的矛盾。随着计算机 技术的发展,中断技术不断被赋予新的功能,如计算机故障检测与自动处理、实时信息处理、多道程序分时操作和人机交互等。中断技术在微机系统中的应用,不仅 可以实现CPU与外部设备并行工作,而且可中断过程。

以及时处理系统内部和外部的随机事件,使系统能够更加有效地发挥效能。

80x86系统中的中断技术是由CPU的中断管理机制、中断控制器8259A和中断处理程序共同实现的,称之为中断系统。它最多可以管理256种类型的中断,能自动实现中断源识别、中断源优先权判优和中断屏蔽等功能。

6.1.1 中断与中断系统的功能

所谓中断,是指CPU在执行程序的过程中,由于某种外部或内部事件的作用(如外部设备请求与CPU传送数据或CPU执行程序出现了异常),强迫CPU停止当前正在执行的程序,转去为该事件服务,待事件服务结束后,能自动地返回到被中断的程序中继续执行。

中断过程可以用来描述。当CPU正在执行现行程序A时,有一外部或内部事件请求CPU处理,当CPU响应中断请求后,中断正在执行的程序A而转去为该事 件服务,执行一段事先编制好的中断服务程序B;当中断服务程序B执行结束后,又自动地返回到原来被中断的现行程序A中继续执行。把能实现这一过程的技术, 称为中断技术。

中断技术是由硬件和软件共同实现的,称之为中断系统。它应具备如下功能。

(1)设置中断源。系统中允许请求中断的事件,并确定它们的中断请求方式。

(2)中断源识别。当中断源有请求时,CPU能够正确地判别中断源,并能够转去执行相应的中断服务程序。

(3)中断源判优。当有多个中断源同时请求中断时,系统能够自动地进行中断优先权判优,当前优先权最高的中断请求优先得到CPU的响应和处理。

(4)中断与返回。能自动地处理中断程序与被中断程序之间的跳转及断点?;の侍?。

中断技术是现代计算机系统中很重要的一项功能,可以应用于以下几个方面的处理。

1)故障检测和自动处理

系统出现故障和程序执行错误都是随机事件,无法预料。如电源掉电、存储器出错、运算溢出等,采用中断技术可以有效地进行系统的故障检测和自动处理。

2)实时信息处理

在实时信息处理系统中,需要对采集的信息立即做出响应,以避免信息的丢失,可以采用中断方式进行实时信息处理。

3)并行操作

当外部设备与CPU以中断方式传送数据时,可以实现CPU与外部设备之间的并行操作,使系统更加有效合理地发挥效能和提高效率。

4)分时操作

现代操作系统具有多任务处理功能,使同一个微处理器可以同时运行多道程序,通过定时和中断方式,将CPU按时间片分配给每道程序,从而实现多任务之间的定时切换和处理。

6.1.2 中断源分类及其他

1.中断源分类

能够引起计算机中断的事件称为中断源。在不同的计算机系统中,中断源的设置与分类有所不同。按中断源与CPU的位置关系,可分为外部中断和内部中断两大类。

1)外部中断

外部中断是指由外部设备通过硬件触发请求的方式产生的中断,亦称硬件中断。外部中断又分为不可屏蔽中断和可屏蔽中断。

不可屏蔽中断(NonMaskable Interrupt, NMI)的特点是CPU对它的请求的响应是无条件的,一旦CPU查询到NMI有请求,便 立即响应。NMI在外部中断源中优先权级别最高,通常用于处理系统故障,如系统板上RAM的奇偶校验错、扩展槽中I/O通道错和电源故障等。

可屏蔽中断(Interrupt Reguest, INTR)的特点是CPU对它的请求的响应是有条件的,受中断允许标志位(Interrupt  Flag, IF)的控制。当IF1,允许CPU响应INTR请求;当IF0,禁止CPU响应INTR请求。INTR中断通常用于CPU与外部设备,以中 断方式进行I/O传送。

2)内部中断

内部中断是由CPU运行程序错误或执行内部程序调用引起的一种中断,亦称软件中断。如在执行程序过程中检测到内部异常,或执行中断指令INT n产生的中断。