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  • 中断服务函数与函数调用的区别

    千次阅读 2019-12-23 17:02:06
    在《微机原理》和《计算机组成》等课程[1-4]教学中(本文以MCS-51单片机为例),中断过程既是教学难点又是教学重点,它主程序调用程序过程有一定相似性,但又有很大区别,调用程序过程相对比较容易掌握,通过...

    在《微机原理》和《计算机组成》等课程[1-4]教学中(本文以MCS-51单片机为例),中断过程既是教学难点又是教学重点,它与主程序调用子程序过程有一定相似性,但又有很大区别,调用子程序过程相对比较容易掌握,通过把两过程结合起来,采用比较教学方法,能收到了很好的教学效果。

    1、两过程定义与作用

    子程序是微机基本程序结构中的1种,基本程序结构包括顺序(简单)、分支(判断)、循环、子程序和查表等5种。
    
    子程序是一组可以公用的指令序列,只要给出子程序的入口地址就能从主程序转入子程序。子程序在功能上具有相对的独立性,在执行主程序的过程中往往被多次调用,甚至被不同的程序所调用。一般微机首先执行主程序,碰到调用指令就转去执行子程序,子程序执行完后,返回指令就返回主程序断点(即调用指令的下一条指令),继续执行没有处理完的主程序,这一过程叫做(主程序)调用子程序过程。
    

    子程序结构可简化程序,防止重复书写错误,并可节省内存空间。计算机中经常把常用的各种通用的程序段编成子程序,提供给用户使用。用户在自己编写的程序中,只要会调用这些子程序,就可大大简化用户编程的困难。

    中断是计算机中央处理单元CPU与外设I/O交换数据的一种方式,除此方式外,还有无条件、条件(查询)、存贮器直接存取DMA和I/O通道等四种方式。由于无条件不可靠,条件效率低,DMA和I/O通道两方式硬件复杂,而中断方式CPU效率高,因此一般大多采用中断方式。
    

    中断概念是当计算机正在执行某一(主)程序时,收到一中断请求,如果中断响应条件成立,计算机就把正在执行的程序暂停一下,去响应处理这一请求,执行中断服务程序,处理完服务程序后,中断返回指令使计算机返回原来还没有执行完的程序断点处继续执行,这一过程称为中断过程。有了中断,计算机才能具有并行处理,实时处理和故障处理等重要功能。

    2、两过程的联系与区别

    2.1联系

    中断与调用子程序两过程属于完全不同的概念,但它们也有不少相似之处。两者都需要保护断点(即下一条指令地址)、跳至子程序或中断服务程序、保护现场、子程序或中断处理、恢复现场、恢复断点(即返回主程序)。两者都可实现嵌套,即正在执行的子程序再调另一子程序或正在处理的中断程序又被另一新中断请求所中断,嵌套可为多级。
    

    正是由于这些表面上的相似处,很容易使学生把两者混淆起来,特别是把中断也看为子程序,这就大错特错了。

    2.2区别

    中断过程与调用子程序过程相似点是表面的,从本质上讲两者是完全不一样的。
    

    两者的根本区别主要表现在服务时间与服务对象不一样上。首先,调用子程序过程发生的时间是已知和固定的,即在主程序中的调用指令(CALL)执行时发生主程序调用子程序,调用指令所在位置是已知和固定的。而中断过程发生的时间一般的随机的,CPU在执行某一主程序时收到中断源提出的中断申请时,就发生中断过程,而中断申请一般由硬件电路产生,申请提出时间是随机的(软中断发生时间是固定的),也可以说,调用子程序是程序设计者事先安排的,而执行中断服务程序是由系统工作环境随机决定的;其次,子程序完全为主程序服务的,两者属于主从关系,主程序需要子程序时就去调用子程序,并把调用结果带回主程序继续执行。而中断服务程序与主程序两者一般是无关的,不存在谁为谁服务的问题,两者是平行关系;第三,主程序调用子程序过程完全属于软件处理过程,不需要专门的硬件电路,而中断处理系统是一个软、硬件结合系统,需要专门的硬件电路才能完成中断处理的过程;第四,子程序嵌套可实现若干级,嵌套的最多级数由计算机内存开辟的堆栈大小限制,而中断嵌套级数主要由中断优先级数来决定,一般优先级数不会很大。


    中断是嵌入式系统中重要的组成部分,但是在标准C中不包含中断。许多编译开发商在标准C上增加了对中断的支持,提供新的关键字用于标示中断服务程序 (ISR),类似于__interrupt、#program interrupt等。当一个函数被定义为ISR的时候,编译器会自动为该函数增加中断服务程序所需要的中断现场入栈和出栈代码。

    中断服务程序需要满足如下要求:

    (1)不能返回值;

    (2)不能向ISR传递参数;

    (3) ISR应该尽可能的短小精悍;

    (4) printf(char * lpFormatString,…)函数会带来重入和性能问题,不能在ISR中采用。

    参阅网上资料和个人的一些理解

    a.为什么不能有返回值?

    中断服务函数的调用是硬件级别的,当中断产生,pc指针强制跳转到对应的中断服务函数入口,进入中断具有随机性,并不是某段代码对其进行调用,那么如果有返回值它的返回值返回给谁?显然这个返回值毫无意义,如果有返回值,它必定需要进行压栈操作,这样一来何时出栈怎么出栈将变得无法解决。

    b.不能向ISR传递参数?

    同理,也是由于这样会破坏栈的原因,因为函数传递参数必定会要求压栈出栈操作,由于进入中断服务函数的随机行,谁给它传递参数都成问题

    c.ISR应尽可能的短小精悍?

    如果某个中断频繁产生,而它对应的ISR相当的耗时,那么对中断的响应就会无限的延迟,会丢掉很多的中断请求

    d.printf(char * lpFormatString,…)函数会带来重入和性能问题,不能在ISR中采用。

    这就涉及到一个中断嵌套问题,由于printf之类的glibc函数采用的是缓冲机制,这个缓冲区是共享的,相当于一个全局变量,第一层中断来时,它向缓冲里面写入一些部分内容,恰好这时来了个优先级更高的中断,它同样调用了printf,也向缓冲里面写入一些内容,这样缓冲区的内容就错乱了。
    http://www.cnblogs.com/thammer/p/5017329.html

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  • 在《微机原理》和《计算机组成》等课程[1-4]教学中(本文以MCS-51单片机为例),中断过程既是教学难点又是教学重点,它主程序调用程序过程有一定相似性,但又有很大区别,调用程序过程相对比较容易掌握,通过...
    
    

    在《微机原理》和《计算机组成》等课程[1-4]教学中(本文以MCS-51单片机为例),中断过程既是教学难点又是教学重点,它与主程序调用子程序过程有一定相似性,但又有很大区别,调用子程序过程相对比较容易掌握,通过把两过程结合起来,采用比较教学方法,能收到了很好的教学效果。 
    1、两过程定义与作用
        子程序是微机基本程序结构中的1种,基本程序结构包括顺序(简单)、分支(判断)、循环、子程序和查表等5种。
        子程序是一组可以公用的指令序列,只要给出子程序的入口地址就能从主程序转入子程序。子程序在功能上具有相对的独立性,在执行主程序的过程中往往被多次调用,甚至被不同的程序所调用。一般微机首先执行主程序,碰到调用指令就转去执行子程序,子程序执行完后,返回指令就返回主程序断点(即调用指令的下一条指令),继续执行没有处理完的主程序,这一过程叫做(主程序)调用子程序过程。
    子程序结构可简化程序,防止重复书写错误,并可节省内存空间。计算机中经常把常用的各种通用的程序段编成子程序,提供给用户使用。用户在自己编写的程序中,只要会调用这些子程序,就可大大简化用户编程的困难。 
        中断是计算机中央处理单元CPU与外设I/O交换数据的一种方式,除此方式外,还有无条件、条件(查询)、存贮器直接存取DMA和I/O通道等四种方式。由于无条件不可靠,条件效率低,DMA和I/O通道两方式硬件复杂,而中断方式CPU效率高,因此一般大多采用中断方式。
    中断概念是当计算机正在执行某一(主)程序时,收到一中断请求,如果中断响应条件成立,计算机就把正在执行的程序暂停一下,去响应处理这一请求,执行中断服务程序,处理完服务程序后,中断返回指令使计算机返回原来还没有执行完的程序断点处继续执行,这一过程称为中断过程。有了中断,计算机才能具有并行处理,实时处理和故障处理等重要功能。 
    2、两过程的联系与区别
    2.1联系
        中断与调用子程序两过程属于完全不同的概念,但它们也有不少相似之处。两者都需要保护断点(即下一条指令地址)、跳至子程序或中断服务程序、保护现场、子程序或中断处理、恢复现场、恢复断点(即返回主程序)。两者都可实现嵌套,即正在执行的子程序再调另一子程序或正在处理的中断程序又被另一新中断请求所中断,嵌套可为多级。
    正是由于这些表面上的相似处,很容易使学生把两者混淆起来,特别是把中断也看为子程序,这就大错特错了。
    2.2区别
        中断过程与调用子程序过程相似点是表面的,从本质上讲两者是完全不一样的。
    两者的根本区别主要表现在服务时间与服务对象不一样上。首先,调用子程序过程发生的时间是已知和固定的,即在主程序中的调用指令(CALL)执行时发生主程序调用子程序,调用指令所在位置是已知和固定的。而中断过程发生的时间一般的随机的,CPU在执行某一主程序时收到中断源提出的中断申请时,就发生中断过程,而中断申请一般由硬件电路产生,申请提出时间是随机的(软中断发生时间是固定的),也可以说,调用子程序是程序设计者事先安排的,而执行中断服务程序是由系统工作环境随机决定的;其次,子程序完全为主程序服务的,两者属于主从关系,主程序需要子程序时就去调用子程序,并把调用结果带回主程序继续执行。而中断服务程序与主程序两者一般是无关的,不存在谁为谁服务的问题,两者是平行关系;第三,主程序调用子程序过程完全属于软件处理过程,不需要专门的硬件电路,而中断处理系统是一个软、硬件结合系统,需要专门的硬件电路才能完成中断处理的过程;第四,子程序嵌套可实现若干级,嵌套的最多级数由计算机内存开辟的堆栈大小限制,而中断嵌套级数主要由中断优先级数来决定,一般优先级数不会很大。
    http://blog.csdn.net/douyuhua0918/article/details/7473254

    中断是嵌入式系统中重要的组成部分,但是在标准C中不包含中断。许多编译开发商在标准C上增加了对中断的支持,提供新的关键字用于标示中断服务程序 (ISR),类似于__interrupt、#program interrupt等。当一个函数被定义为ISR的时候,编译器会自动为该函数增加中断服务程序所需要的中断现场入栈和出栈代码。
      中断服务程序需要满足如下要求:
      (1)不能返回值;
      (2)不能向ISR传递参数;
      (3) ISR应该尽可能的短小精悍;
      (4) printf(char * lpFormatString,…)函数会带来重入和性能问题,不能在ISR中采用。

     

      参阅网上资料和个人的一些理解

      a.为什么不能有返回值?

        中断服务函数的调用是硬件级别的,当中断产生,pc指针强制跳转到对应的中断服务函数入口,进入中断具有随机性,并不是某段代码对其进行调用,那么如果有返回值它的返回值返回给谁?显然这个返回值毫无意义,如果有返回值,它必定需要进行压栈操作,这样一来何时出栈怎么出栈将变得无法解决。

      b.不能向ISR传递参数?

        同理,也是由于这样会破坏栈的原因,因为函数传递参数必定会要求压栈出栈操作,由于进入中断服务函数的随机行,谁给它传递参数都成问题

      c.ISR应尽可能的短小精悍?

        如果某个中断频繁产生,而它对应的ISR相当的耗时,那么对中断的响应就会无限的延迟,会丢掉很多的中断请求

      d.printf(char * lpFormatString,…)函数会带来重入和性能问题,不能在ISR中采用。

        这就涉及到一个中断嵌套问题,由于printf之类的glibc函数采用的是缓冲机制,这个缓冲区是共享的,相当于一个全局变量,第一层中断来时,它向缓冲里面写入一些部分内容,恰好这时来了个优先级更高的中断,它同样调用了printf,也向缓冲里面写入一些内容,这样缓冲区的内容就错乱了。

    http://www.cnblogs.com/thammer/p/5017329.html





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  • 中断向量,中断向量表 ,中断服务函数

    千次阅读 多人点赞 2019-07-29 12:31:52
    所谓中断是指CPU在正常执行程序的过程中,由于内部/外部事件的触发或由程序的预先安排,引起CPU暂时中断当前正在运行的程序,而转去执行为内部/外部事件或程序预先安排的事件的服务程序,待中断服务子程序执行完毕...

    所谓中断是指CPU在正常执行程序的过程中,由于内部/外部事件的触发或由程序的预先安排,引起CPU暂时中断当前正在运行的程序,而转去执行为内部/外部事件或程序预先安排的事件的服务子程序,待中断服务子程序执行完毕后,CPU再返回到被暂时中断的程序处(断点)继续执行原来的程序,这一过程成为中断。

    中断向量:中断的地址的变量;

    中断向量表:中断类型号与相应中断源的中断处理程序入口地址之间的连接表;

    中断服务程序:发送中断时所执行的中断代码

    中断机制

    中断机制是现代计算机系统中的基本机制之一,它在系统中起着通信网络的作用,以协调系统对各种外部事件的响应和处理,中断是实现多道程序设计的必要条件,中断是CPU 对系统发生的某个事件作出的一种反应。引起中断的事件称为中断源。中断源向CPU 提出处理的请求称为中断请求。发生中断时被打断程序的暂停点称为断点。CPU暂停现行程序而转为响应中断请求的过程称为中断响应。处理中断源的程序称为中断处理程序。CPU执行有关的中断处理程序称为中断处理。而返回断点的过程称为中断返回。中断的实现由软件和硬件综合完成,硬件部分叫做硬件装置,软件部分称为软件处理程序。

    众所周知,处理器的速度跟外围硬件设备的速度往往不在一个数量级上,因此,如果内核采取让处理器向硬件发出一个请求,然后专门等待回应的办法,显然降低内核效率。

    既然硬件的响应这么慢,那么内核就应该在此期间处理其他事务,等到硬件真正完成了请求的操作之后,再回过头来对它进行处理。想要实现这种功能,轮询(polling)可能会是一种解决办法。可以让内核定期对设备的状态进行查询,然后做出相应的处理。不过这种方法很可能会让那个内核做不少无用功,因为无论硬件设备是正在忙碌着完成任务还是已经大功告成,轮询总会周期性的重复执行。更好的办法是由我们来提供一种机制,让硬件在需要的时候再向内核发出信号(变内核主动为硬件主动),这就是中断机制。

    中断使得硬件得以与处理器进行通信。举个例子,在你敲打键盘的时候,键盘控制器(控制键盘的硬件设备)会发送一个中断,通知操作系统有键按下。中断本质是一种特殊的电信号,由硬件设备发向处理器。处理器接受到中断后,会马上向操作系统反映此信号的到来,然后就由os负责处理这些新到来的数据。硬件设备生成中断的时候并不考虑与处理器的时钟同步——换句话说就是中断随时可以产生。因此,内核随时可能因为新到来的中断而被打断。

    不同的设备对应的中断不同,而每个中断都通过一个惟一的数字标识。因此,来自键盘的中断就有别于来自硬盘的中断,从而使得操作系统能够对中断进行区分,并知道哪个硬件设备产生了哪个中断。这样,操作系统才能给不同的中断提供不同的中断处理程序。

    在它执行程序的时候,如果有另外的事件发生(比如用户又打开了一个程序)那么这时候就需要由计算机系统的中断机制来处理了。

    中断机制包括硬件的中断装置和操作系统的中断处理服务程序。

    让硬件在需要的时候再向内核发出信号。

    早期的微机系统中将由硬件产生的中断标识码(中断源的识别标志,可用来形成相应的中断服务程序的入口地址或存放中断服务程序的首地址)称为中断向量

     

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  • 所谓中断是指CPU在正常执行程序的过程中,由于内部/外部事件的触发或由程序的预先安排,引起CPU暂时中断当前正在运行的程序,而转去执行为内部/外部事件或程序预先安排的事件的服务程序,待中断服务子程序执行完毕...

    所谓中断是指CPU在正常执行程序的过程中,由于内部/外部事件的触发或由程序的预先安排,引起CPU暂时中断当前正在运行的程序,而转去执行为内部/外部事件或程序预先安排的事件的服务子程序,待中断服务子程序执行完毕后,CPU再返回到被暂时中断的程序处(断点)继续执行原来的程序,这一过程成为中断。

    中断向量:中断的地址的变量;

    中断向量表:中断类型号与相应中断源的中断处理程序入口地址之间的连接表;

    中断服务程序:发送中断时所执行的中断代码

    中断机制
    中断机制是现代计算机系统中的基本机制之一,它在系统中起着通信网络的作用,以协调系统对各种外部事件的响应和处理,中断是实现多道程序设计的必要条件,中断是CPU 对系统发生的某个事件作出的一种反应。引起中断的事件称为中断源。中断源向CPU 提出处理的请求称为中断请求。发生中断时被打断程序的暂停点称为断点。CPU暂停现行程序而转为响应中断请求的过程称为中断响应。处理中断源的程序称为中断处理程序。CPU执行有关的中断处理程序称为中断处理。而返回断点的过程称为中断返回。中断的实现由软件和硬件综合完成,硬件部分叫做硬件装置,软件部分称为软件处理程序。

    众所周知,处理器的速度跟外围硬件设备的速度往往不在一个数量级上,因此,如果内核采取让处理器向硬件发出一个请求,然后专门等待回应的办法,显然降低内核效率。

    既然硬件的响应这么慢,那么内核就应该在此期间处理其他事务,等到硬件真正完成了请求的操作之后,再回过头来对它进行处理。想要实现这种功能,轮询(polling)可能会是一种解决办法。可以让内核定期对设备的状态进行查询,然后做出相应的处理。不过这种方法很可能会让那个内核做不少无用功,因为无论硬件设备是正在忙碌着完成任务还是已经大功告成,轮询总会周期性的重复执行。更好的办法是由我们来提供一种机制,让硬件在需要的时候再向内核发出信号(变内核主动为硬件主动),这就是中断机制。

    中断使得硬件得以与处理器进行通信。举个例子,在你敲打键盘的时候,键盘控制器(控制键盘的硬件设备)会发送一个中断,通知操作系统有键按下。中断本质是一种特殊的电信号,由硬件设备发向处理器。处理器接受到中断后,会马上向操作系统反映此信号的到来,然后就由os负责处理这些新到来的数据。硬件设备生成中断的时候并不考虑与处理器的时钟同步——换句话说就是中断随时可以产生。因此,内核随时可能因为新到来的中断而被打断。

    不同的设备对应的中断不同,而每个中断都通过一个惟一的数字标识。因此,来自键盘的中断就有别于来自硬盘的中断,从而使得操作系统能够对中断进行区分,并知道哪个硬件设备产生了哪个中断。这样,操作系统才能给不同的中断提供不同的中断处理程序。

    在它执行程序的时候,如果有另外的事件发生(比如用户又打开了一个程序)那么这时候就需要由计算机系统的中断机制来处理了。

    中断机制包括硬件的中断装置和操作系统的中断处理服务程序。

    让硬件在需要的时候再向内核发出信号。

    早期的微机系统中将由硬件产生的中断标识码(中断源的识别标志,可用来形成相应的中断服务程序的入口地址或存放中断服务程序的首地址)称为中断向量

    原文链接:https://blog.csdn.net/qq_33726988/article/details/97629164

    1、现实中比喻
    在这里插入图片描述
    2、人和硬件对比
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    3、中断的处理过程
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
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    4、异常向量表
    在这里插入图片描述
    转载自:https://blog.csdn.net/qq_18077275/article/details/89304215

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  • Cortex-M及STM32中断笔记

    2020-07-16 17:17:43
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中断服务与子函数