中断处理过程的五个阶段是什么

常用知识 (23) 3个月前

本教程操作环境:windows7系统、Dell G3电脑。

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
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
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。

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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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