计算机硬件技术基础(第三版)-第7章 中断

1、第7章，中断，71中断的概念，711概述中断是现代计算机技术领域中一项非常重要的技术。中断是一种快速改变程序运行环境的机制。程序控制的转换由内部计算机事件或外部硬件事件启动。所谓的中断实际上是当中央处理器执行当前程序时，由于一些随机外围设备的请求，中央处理器暂时停止正在执行的程序(即，中断)，并开始执行服务于外围设备的程序。在为外围设备服务的程序被执行之后，中央处理器返回到暂时停止该程序的地方(即断点)，并继续执行其原始程序。这种中断通常称为外部中断。奔腾的中断：有两个硬件中断INTR和NMI，以及三个软件中断int、INT和INT3。外部中断和内部软件中断构成一个完整的中断系统。发出中断请求

2、的来源有很多，无论是外部事件引起的外部中断还是软件执行引起的内部软件中断，任何能够发出中断请求的设备或异常故障都称为中断源。奔腾将中断分为三种类型。中断：异常：程序异常：实模式下的中断操作当微处理器执行当前指令时，它按照给定的顺序检查下列条件，以确定中断是否有效。检查指令的执行情况；检查是否进入的说明；检查它是否是一个未屏蔽的中断NMI；检查浮点组件的段是否超出界限；检查它是否是一个可屏蔽的中断INTR；检查它是否是一个指令INT调用中断程序。如果在检查过程中发现一个或多个中断条件与检查条件一致，则按顺序执行以下操作步骤：(1)在堆栈上按下标志寄存器的内容。(2)清除标志寄存器中的中断允许标志

3、IF位和陷阱标志TF位。(3)在堆栈上按下代码段寄存器CS的内容。(4)在堆栈上按下指令指针寄存器的内容。(5)取出中断向量的内容，并将其发送到指令指针寄存器IF和代码段寄存器CS。2。保护模式下的中断操作与真实模式下的几乎相同，但两者的中断向量表不同。1.在实模式下，使用中断向量。2.在保护模式下，使用存储在中断描述符表IDT中的中断描述符。7。1.2中断系统的中断系统功能(1)分时操作；(2)处理异常事故；(3)实时操作；(2)中断响应和中断处理，无论是硬件中断还是软件中断，都是通过调用中断服务程序或中断管理程序来服务中断。系统中有许多中断源，必须为每个中断源预先编程一个中断处理程序。对于

4、多个中断请求，通常的做法是根据优先级将中断源分成几个级别，中断系统根据中断源的级别做出响应。当存在多个“中断请求”时，中断系统根据中断源的优先级、72个异常和中断来响应中断，并且在程序执行期间，中断与硬件信号一起随机出现。当导致异常的指令被执行时，就会产生异常。有两个中断源：721中断源分类1。中断(1)中断INTR可以被屏蔽。可屏蔽中断是硬件中断，是从奔腾引脚的INTR输入端接收的中断请求信号。(2)解屏蔽中断NMI解屏蔽中断也是硬件中断，它是从奔腾的NMI引脚接收的输入信号。(2)微处理器检测到异常。根据异常的报告方式和导致异常的指令是否重启，异常可以分为三种类型：故障、自陷和异常终止。(

5、1)故障是指在指令中检测到异常之前，在指令边界报告的异常。(2) traps是指在指令中检测到异常后立即在指令边界报告的异常。(3)中止是指不总是报告引起异常的指令的位置，并且不允许重新启动引起异常的程序。3。程序异常将中断溢出到INT、INT3(中断类型3)、INTn(中断类型N)并通过边界检查数组下标绑定指令可以触发异常。虽然这些指令也被称为“软中断”，但奔腾将它们视为例外。722中断控制器可编程中断控制器82C59A负责奔腾微处理器系统的中断管理。单个82C59A中断控制器最多可以接受8个外部中断源的中断请求。如果几个82C59A芯片串联，它们可以接收多达64个中断请求。82C59A首先

6、区分每个活动中断的优先级，然后中断微处理器的操作，并向微处理器发送用于识别中断源的代码。7.2.3异常和中断矢量奔腾微处理器将每种不同类型的中断或异常与一个标识号一一对应地关联起来，以便于识别，这种标识称为矢量。为未屏蔽中断和异常分配的向量介于0和31之间。73和中断禁用，奔腾将在特定条件和标志设置下禁止特定类型的中断和异常。731未屏蔽中断对未来屏蔽中断的屏蔽当执行具有未屏蔽中断的中断服务程序时，奔腾将在下一个中断返回IRET指令执行之前禁止对处理中断的进程或任务的其他调用，733恢复标志位射频用于调试故障屏蔽奔腾微处理器的标志寄存器EFLAGS中的恢复标志位，该标志位用于防止一个指令断点故

7、障的多重服务。当异常和中断都存在时，中断描述符表741的优先级如果在一条指令的边界上有一个以上的未决异常或中断，微处理器将按预定的顺序为它们提供服务。该表列出了各种异常和中断源的优先级。尽管这些优先级在整个体系结构中是一致的，但是每一级中的异常是根据微处理器来实现的，并且不同微处理器的处理顺序是不同的。742中断描述符表IDT中断描述符表IDT将每个异常或中断向量与其相应的中断服务程序或任务描述符相关联。中断描述符表也是由8字节描述符组成的描述符数组。由于只有256个向量，中断描述符表中描述符的数量不会超过256，但可以少于256。中断描述符表可以驻留在物理内存的任何地方。该图显示微处理器使用

8、中断描述符表寄存器IDTR加载中断描述符表。中断描述符表寄存器IDTR保存中断描述符表的32位基址和16位段限制值。中断描述符表寄存器将中断描述符表放在存储器中，中断描述符表中的描述符配备有任务门描述符、中断门描述符和陷阱门描述符，它们是三种类型的描述符：图中显示了任务门描述符、中断门描述符和陷阱门描述符的格式。从图中可以看出，中断描述符表中的任务门描述符与全局描述符表和局部描述符表中的相同。75中断任务和中断过程就像调用一个过程指令调用，它可以调用一个过程和一个任务。异常中断也可以调用中断服务程序作为过程或任务。如果奔腾找到一个中断门描述符或陷阱门描述符，它将调用相应的中断处理程序，就像用调用指令调用一个调用门一样。如果奔腾找到一个任务门描述符，它将导致一个任务转换过程，就像用call指令调用一个任务门描述符一样。，751如果在中断过程的操作过程中有中断，奔腾使用该中断的中断向量在中断描述符表