《微机原理与接口技术(80386-Pentium)》-第5章中断

1、1、第5章中断、2、5.1中断的概念、5.1.1概括中断是现代计算机技术领域非常重要的技术。 首先，在解决查询I/O接口的降低电脑CPU效率的弊端的同时，中断仅确保采取措施以在运行期间实时处理外围设备的各种服务请求。 中断是用于迅速变更普计程仪程序的执行环境的反应历程。 计程仪程序控制的转换由微处理器内部上通告或外部硬件上通告启动。 中断特别有用，其中在高速运行的微处理器与数据速率低或接收数据速率低的投入产出设备接口之间进行数据交换。 例如，使用牛鼻子板进行输入操作时，通过82C55的闸道器和软件查询取得来自牛鼻子板的数据时，可以说是“少、慢、差、费”。 使用中断处理程序是最合适的。 3、中断

2、是指电脑CPU在执行当前的程序时，由于某个随机出现的外围设备的请求，而使电脑CPU执行中的程序暂时停止(即中断)，从而转移到作为外围设备来执行服务的程序计程仪。 服务于外围设备的程序计程仪执行后，电脑CPU返回到暂时停止执行中的程序计程仪的场所(程序断点)，继续原来的程序计程仪。 这样的中断是一般所说的外部中断。 但是，随着计算机体系结构的世代更迭和应用技术的提高，中断技术发展的速度也非常快，中断的概念也在扩大，中断的应用范围也在扩大。 出现了由于常规外围零配件导致的硬件故障和内部软件故障的概念。 4、外部中断和内部软件中断构成了完整的中断系统。 发出中断请求的源非常多，基于外部上通告的外部中

3、断，基于软件的执行过程的内部软件中断，能够发出中断请求的设备和异常故障，被称为中断源。 根据中断源，奔腾将中断分为三种类型。 (1)中断： (2)异常： (3)普通堆计程仪异常：5，5，5.1.1.1实际模式下的中断动作微处理器执行当前的指令后，按照规定的顺序检查以下条件，判断中断是否有效。 检查命令的执行检查单步运行的命令检查是否有无法屏蔽中断的NMI检查浮点零配件的段是否超出边界检查可切断的中断INTR检查是否调用中断过程指令INT 检查中1个以上的中断条件与检查的条件一致时，依次执行以下步骤：6，(1)将标志暂存器的内容按入栈内存。 (2)通过清除标志暂存器的允许中断标志IF二进制位和自

4、说唱乐标志TF二进制位，能够有效地阻止中断INTR外部引线上的信号的产生和自说唱乐一功能的实施。 (3)将高速代码段暂存器CS的内容推入栈内存中。 (4)将指令指针暂存器IF的内容按入栈内存。 (5)取出中断向量的内容并发送到指令指针暂存器IF和代码段暂存器CS，由此能够从中断向量地址的中断服务计程仪程序开始执行计程仪程序的下一个指令。 7、7、7,5.1.1.2保护模式下的中断操作保护模式下的中断操作与实际模式下的中断操作大致相同，但两者的中断矢量不同。 在实模式下，使用中断向量。 在保护模式中，使用存储在中断描述符表的IDT中的中断描述符。 实模式下的中断矢量可以完全变换为保护模式上的中断

5、，其实施方法通过将复制的中断矢量表的中断服务计程仪列地址变换为中断描述符表IDT的32位色偏移地址来实现。 保护模式中的中断功能，除了使用中断描述符表IDT的中断描述符以外，与实际模式中的中断功能类似，通过从中断返回IRET指令或者IRETD指令来实现。其中唯一的区别是，在保护模式中微处理器网站数据库的是中断描述符表的IDT，而不是中断向量表。8、5.1.2实现中断系统、5.1.2.1中断系统的作用(1)实现时分操作：奔腾微处理器可以在云同步上执行多个计程仪项，依赖定时器，可以通过中断系统将电脑CPU的时间分配给各个项。 对于I/O系统，中断系统是低速外部装置与高速电脑CPU之间的连接之一，并

6、且可以通过中断系统实现多个I/O装置与电脑CPU之间的并行操作。 9、(2)异常事故的处理：处理器工作时，除数为0，计算结果溢出，发生不正确的工作等计程仪错误时，或者发生机械故障时。 在这种情况下，可以通过中断系统来应对，也可以记录故障和错误，以备故障诊断和机械恢复。 (3)实现实时操作：在适时控制系统中，许多信号是随机发生的，只能通过中断系统来处理，避免信息的丢失。1.0、5.1.2.2中断应答和处理过程计算机的结构不同，中断系统的应答和处理过程也不同，但基本的处理过程相似。 在处理器系统内存在多个中断源，且每一个中断源的处理内容也不同。 因此，必须为每个中断源预先创建中断处理程序，并将其存

7、储在主内存中。 当电脑CPU响应中断时，调用相应的中断处理程序来处理中断。 某些机器可以利用系统硬件的中断来为每个中断的源形成计程仪柱的入口并通过该入口进入适当的中断处理计程仪柱。 如果中断源相当多，可以对中断源进行分类，将性质相近的中断源分类为一个类，提供中断处理程序的条目。 如果在1.1或电脑CPU运行主计程仪程序时出现多个中断请求，则通过对中断响应硬件进行排队来确定中断的响应计程仪程序。 通常，此时电脑CPU处于“打开中断”状态，并且每个中断源的掩码二进制位也处于“0”状态(无掩码)，使得电脑CPU响应来自其中级别最高的中断源的中断请求。 进入中断计程仪程序后，将原来的各中断掩码二进制位

8、保存在内存中，将当前的掩码二进制位取出到各掩码触发器中，保证可以响应更高级的中断请求，保证不能响应兄弟或低级的中断请求，保证1.2、5.2异常和中断，异常和中断中断在计程仪程序的执行中与硬件信号一起随机发生。 异常在执行引起异常的指令时发生。 服务的中断或例外通常对于应用是透明的。 例如除以0的情况等属于异常类别。 中断和异常都有两种中断源。 1.3，5.2.1.1中断源分类5.2.1.1中断1可以屏蔽中断INTR。 从奔腾微处理器的大头针INTR输入接收的中断请求信号中，除非将标志暂存器上的中断行政许可标志二进制位(IF )设为1，否则无法屏蔽中断发生。 2不可屏蔽中断从nmi奔腾微处理器的

9、nmi、不可屏蔽中断)大头针接收的输入信号。 处理器没有阻止不可阻挡的中断的反应历程。 1.4，图5.1说明了可掩蔽中断和不可掩蔽中断的逻辑关系。1.5、5.2.1.2异常由处理器检测出。 根据报告异常的方法和是否通讯端口导致重启异常的指令，可以将异常分为故障、自说唱乐、异常结束3种。 (1)故障(Faults ) :在该命令检测出异常之前，在命令边界报告的异常。 报告故障时，机器恢复到指令重启行政许可的状态。 故障处理程序的返回地址指的是此次故障的指令，不是故障指令的下一个指令。 (2)说唱乐(Traps ) :指令检测出异常后，在指令边界报告的异常。(3)异常结束(Aborts ) :不是

10、经常报告导致异常的命令的地方，导致异常的程序不行政许可重启。 只有在硬件错误或系统表中报告了不一致或不正确的值等重大错误时，才使用异常终止。1.6、5.2.1.3高速计程仪异常向上溢出可以由中断INTO、中断类型3 INT3、中断类型INTn、边界校验数组的下标BOUND指令引起异常，通常将这些个的指令称为“软中断”。 但是，处理器把那个作为异常来处理。1.7，5.2.2中断控制支重轮可编程中断控制器8259A管理奔腾微处理器系统的中断。 8259A的可编程功能可通过多种方式满足特殊的系统中断请求。 个别的8259A中断控制支重轮最多可以从8个外部中断源接收中断请求。 合并多个8259A芯片，

11、可以接收6.4个以上的中断请求。 8259A首先识别各现役中断的优先级，中断处理器的动作，给予处理器识别中断源的查询密码。1.8、5.2.3异常和中断向量奔腾微处理器分别将不同种类的中断和异常与识别号码一一对应，为了容易识别，将该识别称为向量(Vector )。 屏蔽不可中断和异常分配的向量在031之间。 目前，奔腾微处理器并未全部使用这些个的矢量，未使用的矢量还保留以供今后可能的应用。 也不要用于用户。 可屏蔽的中断矢量由硬件测量，因特尔的8259A可编程中断控制器等外部中断控制支重轮在中断响应周期期间，将中断矢量放置在奔腾微处理器的男低音上。 32255之间的此范围内的任何向量都可以使用，

12、表5.1表示异常和中断向量的分配状况。1.9表5.1异常和中断矢量编号说明0除法错误1调试异常2不能切断检测出中断3程序断点INTO向上溢出5超过绑定范围6无效操作码7设备不能利用8双故障9协调处理器越段运行(保留) 1.0无效塔斯克状态段1.1段在不使用1.2栈内存故障1.3一般保护故障1 4页故障1.5保留、1.6浮点错误17对准检查1831保留、32255时可以屏蔽中断。2222222222222222000006指令指针EIP暂存器指的是发生异常和中断时正在执行的指令之后的指令。 如果命令具有重复前缀，则在当前重复结束后发生转变。 与此相伴，暂存器也以执行下一次重复的方式被定径套。 然

13、而，如果异常是故障，则处理器暂存器可以被重新定径套保存在运行指令之前，以便重新启动指令。 禁止行政许可、2.1、5.3中断的奔腾微处理器在一定的条件和标志设定下禁止特定种类的中断和异常。 5.3.1不可切断不可切断执行针对未来不可切断的不可切断服务程序时，奔腾微处理器通过禁止处理切断的过程或塔斯克进行其他调用，防止反复调用切断计程仪程序，直到下一次切断返回执行IRET指令为止来自可屏蔽中断处理程序的中断恢复为IRET指令后，可能再次行政许可不可屏蔽的中断。 因此，可采取对不可屏蔽的中断使用中断男同性恋的方法，以禁止嵌套的可屏蔽中断。2.2、5.3.2IF掩码INTR标志暂存器的行政许可中断标志

14、if标志关闭从处理器的可掩码中断请求INTR大头针接收到的中断请求服务。 如果行政许可中断标志IF二进制位清零，则可屏蔽中断请求信号INTR上的中断信号也被忽略。 如果将IF标志设置为1，则INTR将不能获得服务。为了响应某个重定径套RESET信号，奔腾微处理器需要连同其他标志二进制位一起将IF标志二进制位清零，定径套清除IF标志二进制位的指令是中断行政许可标志STI和中断标志CLI。 另外，2.3，5.3.3 rf调试故障的掩码奔腾微处理器的标记暂存器EFLAGS中的恢复标记RF标记二进制位被用于防止对一个指令程序断点故障提供多次服务。 恢复标志RF的工作方式如下： (1)奔腾处理器栈内存内

15、的标志暂存器EFLAGS映射中嵌入的恢复标志的位置RF不为1。 (2)故障处理程序执行中断，IRETD指令返回故障的指令后，RF二进制位从故障处理程序定径套为1。 (3)当正常地执行每个指令时，通过奔腾将恢复标记二进制位RF清零。 (4)如果RF被定径套为1，则将标记RF二进制位复原，Pentium停止命令程序断点故障报告。 指令程序断点故障的优先级最高，因此总是在同一指令发生的其他故障之前报告。 第一次尝试执行此指令时将RF清零。 如果一个命令被中止，或在另一个故障发生后重新启动命令，则RF可以被设为1，从而只报告一次命令程序断点的故障。2.4、5.4中断描述符表、5.4.1当在云同步中存在

16、异常与中断时的优先级以及当在指令边界处存在一个或多个未决异常或中断时，处理器以预定次序提供服务。 表5.2显示了各种异常和中断源的优先顺序。 在整个体系结构中，这些个的优先顺序是一致的，但是在实现每个等级的异常的情况下，处理顺序因处理器而异。 然而，具有最高优先级的未解决异常或中断原则上是首先由处理器接受服务，并且该处理器执行转发到对应的处理器的第一指令。 此时将丢弃低优先级异常，保留低优先级中断，而丢弃的异常将在中断处理程序将执行返回中断点时再次发出。2.5、表7.2的异常和中断存在于云同步时的优先级等级为最高等级1级以上的指令的自说唱乐程序断点调试异常(标志暂存器上的自说唱乐标志二进制位TF=1，塔斯克状态段TSS上的t位设置为1或数据/输入输出的断点) 2种外部中断不能封摇滾乐的中断不能封摇滾乐的中断3种是事先取下1个指令时的故障查询密码程序断点故障代码段越境预取时的页故障4种下一个指令的default时的故障不正确操作码指令长度比15字节长的协处理器最少能执行5种指令不发生故障时发生的故障一般是故障浮点错误(根据前面的浮点指令)检测向上溢出中断在绑定无效塔斯克状态段中不存在栈内存异常一般的保护异常数据页故障的对位检查是2.6，5.4.2中断描述符表IDT中断描述符表IDT各异常或中断矢量与全局描述符表GDT和本地描述符表LDT同样，中断描述符表也是由8字节描