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中断是指计算机运行过程中,出现某些意外情况需主机干预时,机器能自动停止正在运行的程序并转入处理新情况的程序,处理完毕后又返回原被暂停的程序继续运行。 [1] 展开全文
中断是指计算机运行过程中,出现某些意外情况需主机干预时,机器能自动停止正在运行的程序并转入处理新情况的程序,处理完毕后又返回原被暂停的程序继续运行。 [1]
信息
应    用
计算机编程
外文名
Interrupt Request
分    类
硬性中断、软性中断
中文名
中断
学    科
计算机
顺    序
高级中断优先
中断术语解释
指处理机处理程序运行中出现的紧急事件的整个过程.程序运行过程中,系统外部、系统内部或者现行程序本身若出现紧急事件,处理机立即中止现行程序的运行,自动转入相应的处理程序(中断服务程序),待处理完后,再返回原来的程序运行,这整个过程称为程序中断;当处理机接受中断时,只需暂停一个或几个周期而不执行处理程序的中断,称为简单中断.中断又可分为屏蔽中断和非屏蔽中断两类.可由程序控制其屏蔽的中断称为屏蔽中断或可屏蔽中断.屏蔽时,处理机将不接受中断.反之,不能由程序控制其屏蔽,处理机一定要立即处理的中断称为非屏蔽中断或不可屏蔽中断.非屏蔽中断主要用于断电、电源故障等必须立即处理的情况.处理机响应中断时,不需执行查询程序.由被响应中断源向CPU发向量地址的中断称为向量中断,反之为非向量中断.向量中断可以提高中断响应速度。 [2] 
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  • 理解ARM中断原理以及中断嵌套

    千次阅读 2017-10-14 11:50:16
    usr(用户模式)、fiq(快速中断模式)、irq(中断模式)、svc(管理模式)、abt(数据访问终止模式)、sys(系统模式)、und(未定义指令中止模式) ① 我们假设ARM核心有两根中断引脚(实际上是看不见的),一根叫irq pin,一根叫...

    学习于韦东山

    ARM有七种模式,我们这里值讨论SVC、IRQ和FIQ模式

    usr(用户模式)、fiq(快速中断模式)、irq(中断模式)、svc(管理模式)、abt(数据访问终止模式)、sys(系统模式)、und(未定义指令中止模式)

    ① 我们假设ARM核心有两根中断引脚(实际上是看不见的),一根叫irq pin,一根叫fiq pin。在ARM的cpsr中,有一个I位和一个F位,分别用来禁止IRQ和FIQ

    这里写图片描述

    ② 先不说中断控制器,只说ARM核心。正常情况下,ARM核都只是机械地随着pc的指示去做事情,当CPSR中的I和F位为1时,IRQ和FIQ全部处于禁止状态。无论你在irq pin和fiq pin上面发什么样的中断信号,ARM不会理你,你根本不能打断它,因为它“耳聋”,”眼瞎”了。

    ③ 当I位和F位为0时,irq pin上有中断信号过来时,就会打断arm的当前工作,并且切换到IRQ模式下,跳到相应的异常向量表(vector)位置去执行代码。这个过程是自动的,但是返回到被中断打断的地方就得您亲自动手。

    ④ 当你跳到异常向量表,处于IRQ的模式的时候,此时如果irq pin上面又来中断信号,此时ARM是不会理你的,irq pin就像秘书,ARM核心就像老板,老板本来在做事,然后来了一个客户,秘书打断它,让客户进去。而此时再来一个客户,要么秘书不断去敲门问,要么客户走人。老板第一个客户没有会见完,是不会理你的。

    ⑤ 但是有一种情况例外,当ARM处在IRQ模式,这个时候fiq pin来了一个中断信号,fiq pin是什么? 快速中断,好比公安局的来查刑事案件,才不管老板是不是在会见客户,直接打断,进入到fiq模式,跳到相应的fiq的异常向量表处去执行代码。那如果当ARM处理FIQ模式,fiq pin又来中断信号,也就是又一批公安来了,那没戏,都是执法人员,你打不断我。如果此时irq pin来了呢?来了也不理,正在办案,还敢来妨碍公务。

    结论: IRQ模式只能被FIQ模式打断,FIQ模式下谁也打不断。

    在打不断的情况下,irq pin 或fiq pin随便你怎么发中断信号,都是白发。
    除了fiq能打断irq以外,根本没有所谓中断嵌套的情况。


    • 但是再怎么说irq pin 和fiq pin加起来也就2根引脚,这么多中断源,怎么办呢?不可能谁来了都直接敲门吧。
    • 接下来该说谁来给irq pin或者 fiq pin发信号。从上文可以看到,可能是老板客户,也可能是公安。在ARM中,这个事情由中断控制器管理

    Ⅰ、拿最简单的2410/2440的中断控制器举例,中断控制器加一个子中断控制器,还有一个外部中断控制器管理了50多个中断资源,说穿了有50多个脚。这些脚除了外部中断都是规定了功能的,比如WDT、LCD、DMA等,这个功能不能改,因为2410/2440内部硬件连线已经决定了。

    Ⅱ、当WDT和DMA中断都到来时,会被送到SRCPND寄存器中,两个中断都在里面,到底把哪一个送给ARM呢?这个时候先看INTMOD,也就是中断模式寄存器:哪个中断被设置成快速中断,哪个就被送上去;如果两个都被设置为快速中断呢?这不可能,因为同一时间只能有一个中断可以被设成快速中断。所以,如果有快速中断,这个时候直接给fiq pin发中断信号,打断ARM。

    Ⅲ、要是没有快速中断呢,这个时候就看INTMSK,看WDT和DMA有没有被屏蔽,如果DMA在INTMSK被屏蔽,只有WDT继续向上送,如果都没有屏蔽,那么他们两个同时进入优先级寄存器PRIORITY,在这里根据优先级设置,一定会分出一个高一个低的优先级出来,优先级高的那个被送到INTPND寄存器,所以INTPND随时随地有且只有一个中断在里面。只要INTPND里面有中断,irq pin就不会一直不断给ARM发中断信号,当第一次发的时候,中断了ARM,这个时候ARM进入相应的异常向量并处于IRQ模式。

    Ⅳ、此时,INTPND仍然不断的通过irq pin向ARM发中断信号,但是此时ARM已经处于IRQ模式,不会理睬你。当你中断处理完,要退出IRQ模式,这个时候要小心,如果退出IRQ模式之前不清除INTPND里面的中断位,刚退出IRQ模式,又会被中断,因为INTPND一直在发中断信号。所以在退出IRQ模式前一定要清除INTPND里面的中断位。

    Ⅴ、光清除INTPND里面的位还不行,因为SRCPND里面WDT和DMA的中断在,当你刚清除完INTPND,结果SRCPND里面又选了一个中断出来送到INTPND里面。所以正确的处理方法是退出IRQ模式之前,先清除SRCPND里相应的中断位,再清除INTPND里相应的位。请注意,SRCPND里面可能有多个位,所以清除你已处理过的中断就行,而INTPND里面只可能有一位,直接清掉即可。


    再说说Linux的情况。

    一、Linux不用FIQ,只用到了IRQ。但是我们有时候一个中断需要处理很长时间,我们需要占用IRQ模式那么长的时间吗?不需要,linux在IRQ模式下只是简单的记录是什么中断,马上切换回SVC模式,换句话说,linux的中断处理都是在SVC模式下处理的。

    二、那么中断号是怎么来的呢?它在ARM上固定死了,相应的中断号只有一个办法得到:查询irqs.h 。先用一个中断号注册一个中断处理程序,当中断发生的时候,Linux怎么知道是我这个中断号发生的中断呢?在处理中断的时候,先读取INTPND根据需要再读取EINTPEND或SUBSRCPND计算出一个中断号,相应的处理算法在get_irq_nr_base这个宏中。irqs.h中的中断号就是根据这个算法把每个中断号算出来的。

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  • 单片机中断原理

    千次阅读 2016-07-30 15:02:05
    单片机在自主运行的时候一般是在执行一个死循环程序,在没有外界干扰(输入信号)的时候它基本处于一个封闭状态。比如一个电子时钟,它会按时、分、秒的规律来自主运行并通过输出设备(如液晶显示屏)把时间显示出来...
    单片机在自主运行的时候一般是在执行一个死循环程序,在没有外界干扰(输入信号)的时候它基本处于一个封闭状态。比如一个电子时钟,它会按时、分、秒的规律来自主运行并通过输出设备(如液晶显示屏)把时间显示出来。在不需要对它进行调校的时候它不需要外部干预,自主封闭地运行。如果这个时钟足够准确而又不掉电的话,它可能一直处于这种封闭运行状态。但事情往往不会如此简单,在时钟刚刚上电、或时钟需要重新校准、甚至时钟被带到了不同的时区的时候,就需要重新调校时钟,这时就要求时钟就必须具有调校功能。因此单片机系统往往又不会是一个单纯的封闭系统,它有些时候恰恰需要外部的干预,这也就是外部中断产生的根本原由。
    实际上在第二个示例演示中,就已经举过有按键输入的例子了,只不过当时使用的方法并不是外部中断,而是用程序查询的方式。下面就用外部中断的方法来改写一下第二个示例中,通过按键来更改闪烁速度的例子(第二个例子)。电路结构和接线不变,仅把程序改为下面的形式。
    #include <iom16.h>
    unsigned int t=500; //定义一个全局变量t,并设定初始值为500次
    //===========延时子函数,在8MHz晶振时约1ms=============
    void delay_ms(unsigned int k)
    {
    unsigned int i,j;
    for(i=0;i<k;i++)
    {
    for(j=0;j<1140;j++)
    ;
    }
    }
    //============主函数==================================
    void main( void )
    {
    DDRB = 0xFF; //设置端口B为输出方向
    PORTB = 0xFF; //设置端口B的输出为全高电平
    DDRD = 0x00; //设置端口D为输入方向
    PORTD = 0xFF; //设定端口D为内部上拉方式,无信号输入时处于高电平状态
    MCUCR = 0x0A; //设定INT0、INT1为下降沿触发
    GICR = 0xC0; //使能INT0、INT1中断
    SREG = 0x80; //使能总中断
    while(1)
    {
    PORTB = 0x55; //让接在端口B上的LED显示01010101
    delay_ms(t); //延时t个ms
    PORTB = 0xAA; //让接在端口B上的LED显示01010101
    delay_ms(t); //延时t个ms
    }
    }
    //============中断函数(外部0)==========================
    #pragma vector = INT0_vect
    __interrupt void INT0_Server(void)
    {
    t = 100; //设定t的值为100次
    }
    //============中断函数(外部1)==========================
    #pragma vector = INT1_vect
    __interrupt void INT1_Server(void)
    {
    t = 500; //设定t的值为500次
    }

    把上述程序进行编译并下载到单片机中,可以看到结果与第二个示例中的完全一致。下面就来分析一下键盘中断的程序原理。
    在分析程序之前,先来了解一下什么叫“外部中断”。前面已讲述过,在没有打扰的情况下,单片机的程序在封闭状态下自主运行,但如果在某一时刻需要响应一个外部事件(比如有按键被按下),这时就需要用外部中断。具体来讲,外部中断就是在单片机的一个引脚上,由于外部因素导致了一个电平的变化(比如由高变低),而通过捕获到这个变化,单片机内部自主执行的程序就被暂时打断,转而去执行相应的中断处理程序,执行完后又回到原来中断的地方继续执行原程序。这个引脚上的电平变化,就申请了一个外部中断事件,而这个能申请外部中断的引脚就是外部中断的触发引脚。在上面的例子中,可以看到两个按键S1、S2被接到了ATMega16的PD3和PD2引脚,而这两个引脚正是该单片机的两个外部中断(INT1和INT0)的触发引脚(第二功能)。当按键没有按下时,这两个引脚都为高电平(执行过PORTD=0xFF),当按键被按下时,引脚电平跳变为低电平,这时若单片机设置成允许中断申请,就会触发外部中断事件,从而转去执行中断服务程序。明白了这个过程之后,接下来就可以分析程序了。
    程序执行后,主程序就一直在不停的运行while(1)内的这个死循环,让LED以t=500ms的初始值来交替闪烁,直到有外部中断来打断它。假设某一时刻按键S2被按下,这时由于引脚PD2上的电平突然被拉低,申请了一个外部中断0(INT0),这时的程序就转去执行外部中断0的中断服务程序(即__interrupt void INT0_Server(void)函数)。这时全局变量t的值被该函数重新赋值为100(即延时为100ms),完成后又回到主函数中的while(1)内去继续执行,因此LED闪烁的速度就变快了。
    观察程序可看出,如果没有中断去调用中断服务子程序,在主程序中是没有语句去调动它的。也就是说如果没有外部中断,中断服务子程序(即__interrupt void INT0_Server(void)函数)是永远不会被执行的。这也说明,中断服务子程序是一类特殊的子程序,它不能被主程序调用,只能被中断申请调用。因此,中断服务子程序有它固定的格式和写法。在不同的编译系统中的写法不完全一样,下面给出IAR下的中断服务子程序的格式。
    #pragma vector = INT0_vect
    __interrupt void INT0_Server(void)
    {
    中断服务程序代码
    }
    以上是固定格式,除斜体部分外,其余部分不可更改。斜体部分中的INT0_vect表示中断的向量号,不同的中断名称不一样(原型在头文件iom16.h中)。斜体部分中的INT0_Server是中断函数的名称,是由开发者自己定义的。虽然可以自定义,但名称还是要取得“见名知义”,这样一看就知道是什么中断服务了。
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  • GDB中断原理

    千次阅读 2013-03-27 10:27:49
    gdb的断点是基于信号(signal)实现的 在某个地址增加一个断点,实际上就是修改那个地址的代码,把原来的代码替换成INT 3指令,同时让gdb捕获这个signal并做相应的处理:包括执行被替换掉的指令,并跳转回来。...

    gdb的断点是基于信号(signal)实现的

    在某个地址增加一个断点,实际上就是修改那个地址的代码,把原来的代码替换成INT 3指令,同时让gdb捕获这个signal并做相应的处理:包括执行被替换掉的指令,并跳转回来。

    因此,只要断点不被走到,那么断点就不会影响程序的运行效率;因为程序的其他地方都没改变,该怎么运行还是怎么运行。


    gdb在遇到断点之后可以做很多事情

    包括:

    停下来等用户处理

    自动继续

    自动执行一些gdb指令(用commands命令可以配置断点的自动执行)

    判断条件是否要停下来(这就是大名鼎鼎的条件断点)


    在走到断点之后,不管是路过还是停下来,都会影响性能

    因为通常到了断点就会通过INT3停下来。

    只是条件断点有点特别,它分为软件和硬件两种。这是因为条件断点这个需求太普遍了,因此有人就想了一个办法从硬件支持一部分:在x86平台,某些条件断点可以不插入INT 3,而是插入一个其他指令,当程序走到这个地址的时候,并不是直接发出INT 3信号,而是先去比较一下特定寄存器和某个地址的内容,再决定要不要INT 3。

    如果能采用硬件条件断点,会比软件条件断点的性能好很多。搜索‘硬件断点寄 存器’会找到更多信息。

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  • 几天前一个学生问我ARM中断嵌套的问题,我才发现原在我心中理所当然的事对学生来说理解实属不易。  ARM有七种模式,我们这里只讨论SVC、IRQ和FIQ模式。  我们可以假设ARM核心有两根中断引脚(实际上是看不见的)...

    几天前一个学生问我ARM中断嵌套的问题,我才发现原在我心中理所当然的事对学生来说理解实属不易。
         ARM有七种模式,我们这里只讨论SVC、IRQ和FIQ模式。
         我们可以假设ARM核心有两根中断引脚(实际上是看不见的),一根叫 irq pin, 一根叫fiq pin.
         在ARM的cpsr中,有一个I位和一个F位,分别用来禁止IRQ和FIQ的。
         先不说中断控制器,只说ARM核心。正常情况下,ARM核都只是机械地随着pc的指示去做事情,当CPSR中的I和F位为1的时候,IRQ和FIQ全部处 于禁止状态。无论你在irq pin和fiq pin上面发什么样的中断信号,ARM是不会理你的,你根本不能打断他,因为他耳聋了,眼也瞎了。
         在I位和F位为0的时候,当irq pin上有中断信号过来的时候,就会打断arm的当前工作,并且切换到IRQ模式下,并且跳到相应的异常向量表(vector)位置去执行代码。这个过程 是自动的,但是返回到被中断打断的地方就得您亲自动手了。当你跳到异常向量表,处于IRQ的模式的时候,这个时候如果irq pin上面又来中断信号了,这个时候ARM不会理你的,irq pin就跟秘书一样,ARM核心就像老板,老板本来在做事,结果来了一个客户,秘书打断它,让客户进去了。而这个时候再来一个客户,要么秘书不断去敲门 问,要么客户走人。老板第一个客户没有会见完,是不会理你的。
         但是有一种情况例外,当ARM处在IRQ模式,这个时候fiq pin来了一个中断信号,fiq pin是什么?是快速中断呀,比如是公安局的来查刑事案件,那才不管你老板是不是在会见客户,直接打断,进入到fiq模式下,并且跳到相应的fiq的异常 向量表处去执行代码。那如果当ARM处理FIQ模式,fiq pin又来中断信号,又就是又一批公安来了,那没戏,都是执法人员,你打不断我。那如果这个时候irq pin来了呢?来了也不理呀,正在办案,还敢来妨碍公务。
        所以得出一个结论: IRQ模式只能被FIQ模式打断,FIQ模式下谁也打不断。
       在打不断的情况下,irq pin 或 fiq pin随便你怎么发中断信号,都是白发。
       所以除了fiq能打断irq以外,根本没有所谓中断嵌套的情况。
       但是再怎么说irq pin 和fiq pin加起来也就2根引脚,那这么多中断源,怎么办呢?不可能谁来了都直接来敲门吧。
        那么接下来该说谁来给irq pin或者 fiq pin发信号呢?上文中可以看到,是老板的客户,也可能是公安。这个事情就是由中断控制器来管理。
        拿最简单的2410/2440的中断控制器举例,这个中断控制器加一个子中断控制器,还有一个外部中断控制器管理了50多个中断资源,说穿了有50多个 脚。这些脚除了外部中断都是规定了功能的,比如WDT、LCD、DMA等,这个功能不能改,因为2410/2440内部硬件连线决定了。
      当你WDT和DMA的中断都到来的时候,就会被送到SRCPND寄存器中,两个中断都在里面,那到底把哪一个送给ARM呢?这个时候先看INTMOD,也 就 是模式,哪个是设置成为了快速中断,哪个就被送上去;那如果两个都是设置的快速中断呢?不可能,因为同一时间只能有一个中断可以被设成快速中断。所以,如 果有快速中断,这个时候直接就给fiq pin发中断信号,打断ARM。
       那要是没有快速中断呢,这个时候就看INTMSK,看WDT和DMA有没有被屏蔽的,如果DMA在INTMSK被屏蔽了,那就只有WDT继续向上送了,如 果都没有屏蔽,那么他们两个同进来到了PRIORITY优先级寄存器,在这里,根据优先级的设置,一定会分出一个高,一个低的优先级出来,高的那个就被送 上去,送到了INTPND寄存器,所以INTPND随时随地有且只有一个一个中断在里面。只要INTPND里面有中断,irq pin就不会一直不断给ARM中断信号,当第一次发的时候,中断了ARM,这个时候ARM进入相应的异常向量,并处于IRQ模式,正在这个时 候,INTPND仍然在不断的通过irq pin向ARM发中断信号,但是ARM这个时候已经处于IRQ模式,是不会理睬你的。当你中断处理完了,要退出IRQ模式了,这个时候小心了,如果你在退 出IRQ模式之前不清除INTPND里面的中断位,当你刚退出IRQ模式,又被中断了,因为INTPND一直在发中断信号。所以在退出IRQ模式之前要清 除INTPND里面的中断位。但是光清除INTPND里面的位还不行,因为SRCPND里面WDT和DMA的中断还在,当你刚清除完INTPND,结果 SRCPND里面又选了一个出来又送到了INTPND里面。所以正确的处理方法是退出IRQ模式之前,一定要先清除SRCPND里相应的中断位,再清除 INTPND里相应的位。那么请注意,SRCPND里面可能有多位,所以清除你已处理过的中断就行了,而INTPND里面只可能有一位,直接清掉就可以 了。
      附上一张我用+-号画的简图:

         再来说说Linux的情况。Linux不用FIQ,只用到了IRQ。但是我们有时候一个中断需要处理很长时间,那我们就需要占用IRQ模式那么长的时间 吗?没有,linux在IRQ模式下只是简单的记录是什么中断,马上就切换回了SVC模式,换句话说,Linux的中断处理都是在SVC模式下处理的。那 么中断号是怎么来的呢?在ARM上固死了,相应的中断号只有一个办法得到:查询irqs.h 。那我先用一个中断号注册一个中断处理程序,当中断发生的时候,Linux怎么知道是我这个中断号发生的中断呢? 在处理中断的时候,先读取INTPND,根据需要再读取EINTPEND或SUBSRCPND计算出一个中断号,相应的处理算法在 get_irq_nr_base这个宏中。而且irqs.h中的中断号就是根据这个算法把每个中断算一下得来的。
          还有子中断、外部中断,电平触发、边沿触发等,以后再谈。


    作者介绍:本文由尚观科技老师和同学生(刘勇,孙贺,聂强,聂大鹏 ,牛须乐,孙磊)共同创作

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    千次阅读 2016-04-11 16:11:25
    二、中断原理分析   本文主要框架为: 1)中断概述 2)中断优先级 3)中断的打开和屏蔽 4)中断使用步骤及编程实例   CPU和外设构成了计算机系统,CPU和外设之间通过总线进行连接,用于数据通信和控制,CPU管理...
  • Linux中PowerPC的中断原理分析

    千次阅读 多人点赞 2011-08-11 19:27:59
    在了解中断处理机制前,先看一下PowerPC的中断源,这里使用的是e300c3的内核,从E300核的角度,中断源可分为异常和外部中断,异常是e300内核产生的,如出现非法指令,或者是访问存储器时出现TLB Miss等情况。...

空空如也

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