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  • 8086中断技术 千次阅读
    2021-12-04 10:27:48

    一,概述

    1,中断与中断源

    所谓“中断”是指在CPU正常运行程序时,由于内、外部事件引起CPU暂时中止正在运行的程序,转而去执行请求CPU暂时中止的内、外部事件的服务程序,待该服务程序处理完毕后又返回到被中止的程序。

    所谓“中断源”是指能够向CPU发出中断请求的中断来源。

    2,中断响应与中断处理

    • CPU响应中断的条件
      • 设置中断请求触发器
      • 设置中断屏蔽触发器
      • 设置中断允许触发器的状态
      • CPU在现行指令结束后响应中断

    中断处理过程

    • 1,关中断

      CPU在响应中断后,发出中断响应信号INTA,同时内部自动地关中断,以禁止接受其他的中断请求。

    • 2,保护断点

      把断点处的标志寄存器FR的内容、段寄存器CS值和指令指针IP值依次压入堆栈保存,以便中断处理完后能正确地返回到主程序的断点地址,接着执行被中断的程序。

    • 3,识别中断源

      CPU要对中断请求进行处理,必须要找到相应中断服务程序(处理中断的程序)的入口地址,这就是中断源的识别。

    • 4,保护现场

      为了不使中断服务程序的运行影响主程序的状态,必须把断点处有关寄存器(指在中断服务程序中要使用的寄存器)内容压入堆栈保护。

    • 5,执行中断服务程序

    • 6,恢复现场

    • 7,开中断与返回

      开放中断在返回之前,目的是返回主程序后能继续响应新的中断请求。从中断返回到断点处,有一条专门的中断返回指令,该指令的隐操作是将堆栈栈顶处连续的三个字依次弹出给指令指针IP、段寄存器CS以及标志寄存器FR。

    二,lntel8086的中断系统(重点)

    1,外部中断

    • 1、可屏蔽中断INTR
      接收来自普通外设的中断请求信号,高电平有效如果IF=1,CPU响应该中断请求;如果IF=0,CPU屏蔽该中断请求
    • 2、不可屏蔽中断NMI
      通知CPU发生了“灾难性”的事件,如电源掉电等,上升沿触发,CPU必须响应该中断请求。中断类型码为2。

    2,内部中断

    内部中断是通过软件调用的不可屏蔽中断

    • 1、溢出中断
      OF=1产生的中断,中断类型码为4
    • 2、除法出错中断
      DIV、IDIV运算时超出商的范围,中断类型码为0
    • 3、INTn中断
      中断指令,中断类型码为n
    • 4、断点中断
      断点中断,类型码为3
    • 5、单步中断
      TF=1产生的中断,类型码为1

    内部中断的注意事项:

    • (1)类型码固定指定。
    • (2)不执行中断响应周期。
    • (3)除单步中断外,无法禁止,都比外部中断优先级高。

    3,中断向量表

    • 1,中断向量
      • 中断服务程序入口地址,包含段基址和偏移地址。
      • 一个中断向量占用4个字节的存储空间,较高地址的两个字节存放段基值;较低地址的两个字节存放偏移地址。
      • 这4个单元的最低地址称为向量地址。
    • 2,中断向量表
      • 又称中断指针表,是存放中断向量的表格。
      • 位于存储器的最低端(0000H: 0000H~0000H:03FFH),共1024个字节,一共可以存放256个中断向量。
      • 向量地址=中断类型码×4。

    对于内部中断和NMI中断

    • 中断类型码固定,因此不需要向CPU提供中断类型码。

    对于INTR中断

    • 没有固定的中断类型码,因此当CPU响应该中断时,需要执行中断响应周期,申请该中断的外设在中断响应周期内将中断类型码送给CPU。
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  • 【计算机组成原理】CPU中断系统

    千次阅读 2022-02-07 12:51:08
    一、中断系统概述 1、引起中断的各种因素 (1)人为设置的中断 这种中断一般称为自愿中断,因为它是程序中人为设置的,故一旦机器执行这种人为中断,便自愿停止现行程序而转入中断处理。 (2)程序性事故 如...

    一、中断系统概述
     

    1、引起中断的各种因素

    (1)人为设置的中断

    这种中断一般称为自愿中断,因为它是程序中人为设置的,故一旦机器执行这种人为中断,便自愿停止现行程序而转入中断处理。

    (2)程序性事故

    如定点溢出、浮点溢出、操作码不能识别、除法中出现“非法”等,这些都属于由程序设计不周而引起的中断。

    (3)硬件故障

    如插件接触不良,通风不良、磁表面损坏、电源掉电等,这些都属寸硬发备故障。

    (4)I/O设备

    I/O设备被启动以后,一旦准备就绪,便向CPU发出中断请求。

    (5)外部事件

    用户通过键盘来中断现行程序属于外部事件中断。

    通常将能引起中断的各个因素称为中断源

    中断源可分为两大类

    一类为不可屏蔽中断,这类中断CPU不能禁止,如电源掉电;

    另一类为可屏蔽中断,对可屏蔽中断源的请求,CPU可根据该中断源是否被屏蔽来确定是否给予响应。若未屏蔽则能响应;若已被屏蔽,则CPU不能响应

    展开全文
  • 中断详解

    千次阅读 2018-10-24 01:28:04
    1.中断的基本概念 程序中断是指在计算机执行现行程序的过场中,出现某些急需处理的异常情况或特殊请求,CPU暂停中断现行程序,而专区对这些异常情况或特殊情况进行处理,在处理完毕后CPU又自动返回到现行程序的断点...

    1.中断的基本概念

    程序中断是指在计算机执行现行程序的过场中,出现某些急需处理的异常情况或特殊请求,CPU暂停中断现行程序,而专区对这些异常情况或特殊情况进行处理,在处理完毕后CPU又自动返回到现行程序的断点处,继续执行原程序。

    程序中断的作用如下:
    ①实现CPU与I/O设备的并行工作。

    ②处理硬件故障和软件错误。

    ③实现人机交互,用户干预机器需要用到中断系统。

    ④实现多道程序、分时操作,多道程序的切换需要借助于中断系统。

    ⑤实时处理需要借助中断系统来实现快速响应。

    ⑥实现应用程序和操作系统(管态程序)的切换,称为“软中断”。

    ⑦多处理系统中各处理器之间的信息交流和任务切换。

    思想:CPU在程序中安排好某一时刻启动某一台外设,然后CPU继续执行原来程序,不需要像查询方式那样一直等待外设准备就绪。一旦外设完成数据传送的准备工作,便主动向CPU发送中断请求,请求CPU为自己服务。在可以相应中断的条件下,CPU暂停终止正在执行的程序,转去执行中断服务程序为外设服务,在中断服务程序中完成一次主机与外设之间的数据传送,传送完成后,CPU返回原来的程序。

    2.程序中断工作流程

    (1)中断请求

    中断请求是指中断源向CPU发送中断请求信号。

    ①内中断和外中断

    中断源是请求CPU中断的设备或事件,一台计算机允许有多个中断源。根据中断源的类别,可把中断源分为内中断和外中断两种。

    每一个中断源向CPU发送中断请求的时间是随机的。为了记录中断时间并区分不同的中断源,中断系统需对每个中断源设置中断请求标记触发器INTR,当其状态为“1”时,表示中断源有请求,这些触发器可组成中断请求标记寄存器,该寄存器可集中在CPU中,也可以分散在各种中断源中。

    外中断是指来自处理器和内存以外的部件引起的中断,包括I/O设备发出的I/O中断、外部信号中断(如用户按键),以及各种计时器引起的时钟中断等。外中断在狭义上一般被称为中断。

    内中断主要指在处理器和内存内部产生的中断。包括程序运算引起的各种错误,如地址非法、检验错、页面失效、存储访问控制错、算术操作溢出、数据格式非法、除数为0、非法指令、用户程序执行特权指令、分时操作系统中的时间片中断以及用户态到核心态的切换等。

    ②硬件中断和软件中断

    硬件中断:通过外部的硬件产生的中断。硬件中断属于外中断。

    软件中断:通过某条指令产生的中断。这种中断可以编程实现,软件中断属于内中断。

    ③非屏蔽中断和可屏蔽中断(全是外中断)

    非屏蔽中断:非屏蔽中断是一种硬件中断,此种中断通过不可屏蔽中断请求NMI控制,不受中断标志位IF的影响,即使关中断(IF=0)的情况下也会被响应。

    可屏蔽中断:可屏蔽中断也是一种硬件中断,此种中断通过中断请求标记触发器INTR控制,且受中断标志位IF的影响,在关中断情况下不接受中断请求。

    (2)中断判优

    中断系统在任意瞬间只能响应一个中断源的请求,由于许多中断源提出中断请求的时间都是随机的,因此当多个中断源同时提出请求时,需通过中断判优逻辑确定哪个中断源的请求。如故障中断的优点级较高,然后是I/O中断。

    中断判优既可以用硬件实现,也可以用软件实现。硬件实现是通过硬件排队器实现的,它既可以设置在CPU中,也可以分散在各个中断源中,软件实现是通过查询程序实现的。

    一般来说,硬件故障中断属于最高级,其次是低速设备,输入设备优于输出设备,实时设备低于普通设备。

    (3)CPU响应中断的条件

    CPU在满足一定的条件下响应中断源发出的中断请求,并经过一些特定的操作,专区执行中断服务程序。

    条件:

    ①中断源有中断请求。

    ②CPU允许中断及开中断。

    ③一条指令执行完毕,没有更紧迫的任务。

    注意:I/O设备的就绪时间是随机的,而CPU是在统一的时刻即每条指令执行阶段结束前后,接口发出中断查询信号,以获取I/O的中断请求,也就是说,CPI响应中断的时间是在每条执行阶段的结束时刻。这里说的中断仅指外中断,内中断不属于此类情况。

    (4)中断隐指令

    CPU响应中断后,经过某些操作,转去执行中断服务程序。这些操作是由硬件直接实现的,把它称为中断隐指令。中断隐指令并不是指令系统中的一条真正的指令,它没有操作码。所以中断隐指令是一种不允许、也不可能为用户使用的特殊指令。它完成的操作是:
    ①关中断。在中断服务程序中,为了保护中断现场(即CPU主要寄存器的内容)期间不被新的中断所打断,必须关中断,从而保证被中断的程序在中断程序服务程序完毕之后能接着正确地执行下去。

    ②保存断点。为了保证在中断服务程序执行完毕后能正确地返回到原来的程序,必须将原来程序的断点(即程序计数器(PC)的内容)保存起来。

    ③引出中断服务程序。取出中断服务程序的入口地址(中断向量)并传送给程序计数器(PC).

    (5)中断向量

    不同的设备有不同的中断服务程序,每个中断服务程序都有一个入口地址,CPU必须找到这个入口地址,即中断向量,把系统的全部中断向量存放到存储器的某一区域内,这个存放中断向量的存储区就叫中断向量表,即中断服务程序入口地址表。

    当CPU响应中断后,中断硬件会自动将中断向量地址传动到CPU,由CPU实现程序的切换,这种方法称为中断向量法,采用中断向量法的中断称为向量中断。

    注意:中断向量是中断服务程序的入口地址,中断向量地址是指中断服务程序的入口地址的地址。

    (6)中断处理过程

    ①关中断。

    处理器响应中断后,首先要保护程序的现场状态,在保护现场过程张,CPU不应该响应更高级中断源的中断请求。否则,如果现场保存不完整,在中断服务程序结束后,就不能正确地恢复并继续执行现行程序。

    ②保存断点。为了保证中断服务程序执行完毕后正确地返回到原来的程序,必须将原来程序的断点保存起来。断点可以压入堆栈,也可以存入主存的特定单元中。

    ③引出中断服务程序。取出中断服务程序的入口地址(中断向量)并传送给程序计数器(PC).

    通常由两种方法寻址中断服务程序的入口地址:硬件向量法和软件查询法。

    硬件向量法是通过引荐产生中断向量地址,再由中断向量地址找到中断服务的入口地址,软件查询法是用软件编程的办法找到入口地址。

    注意:硬件产生的实际是中断类型号。而中断服务程序后首先要保存现场,现场信息一般指的是程序状态字、中断屏蔽寄存器和CPU中某些寄存器的内容。

    ④保护现场和屏蔽字。进入中断服务程序后首先要保存现场,现场信息一般指的是程序状态字,中断屏蔽寄存器和CPU中某些寄存器的内容。

    ⑤开中断。这将允许更高级中断请求得到响应,实现中断嵌套。

    ⑥执行中断服务程序。这是中断系统的核心。

    ⑦关中断。保证在恢复现场和屏蔽字时不被中断。

    ⑧恢复现场和屏蔽字。将现场和屏蔽字恢复到原来的状态。

    ⑨开中断、中断返回。中断服务程序的最后一条指令通常是一条中断返回指令,使其返回到源程序的断点处,以便继续执行远程序。

    其中,①-③在CPU进入中断周期后,由中断隐指令(硬件自动)完成;④-⑨由中断服务程序完成。

    注意:恢复现场是指在中断返回前,必须将寄存器的内容恢复到中断处理前的状态,这部分工作由中断服务程序完成,中断返回由中断服务程序的最后一条中断返回指令完成。

    3.多重中断和中断屏蔽技术

    如果CPU在执行中断服务程序的过程中,又出现了新的更高的优先级的中断请求,而CPU对新的中断请求不予响应,这种中断为单重中断。

    如果CPU在执行现行的中断服务程序,转去处理新的中断请求,这种中断为多重中断,又称中断嵌套。

    中断屏蔽技术主要用于多重中断,CPU要具备多重中断的功能,必须满足下列条件。

    ①在中断服务程序中提前设置开中断指令。

    ②优先级别高的中断源有权中断优先级别低的中断源。每个中断源都有一个屏蔽触发器1表示屏蔽该中断源的请求,0表示可以正常申请,所有屏蔽触发器组合在一起,便构成一个屏蔽字寄存器,屏蔽字寄存器的内容称为屏蔽字。

    牢记中断处理过程:
    1.关中断(在此中断处理完成前,不处理其它中断)
    2.保护现场
    3.执行中断服务程序
    4.恢复现场
    5.开中断

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  • DSP的中断系统

    千次阅读 2022-04-04 10:38:53
    文章目录1. 什么是中断 1. 什么是中断     中断是硬件和软件驱动事件,它使得CPU暂停当前的主程序,转而去执行一个中断服务子程序...X281x的中断系统从上至下分成了三级,即CPU级中断、PIE级中断、外设中断。 ...


    1. 什么是中断

        中断是硬件和软件驱动事件,它使得CPU暂停当前的主程序,转而去执行一个中断服务子程序。X281x的中断系统从上至下分成了三级,即CPU级中断、PIE级中断、外设中断。

    2. CPU中断

        通常中断申请信号是由外围设备提出的,表示一个特殊的时间已经发生,请求CPU暂停正在执行的主程序,去处理相应的更为紧急的事件。

    2.1 CPU中断的概述

        中断的触发有两种:一种是在软件中写指令,例如INTR、OR IFR或者TRAP指令;另一种是硬件方式触发,例如来自片内外设或者外设设备的中断信号,表示某个事件已经发生。
        无论是软件中断还是硬件中断,都可以归结为可屏蔽中断和不可屏蔽中断。

    中断类型中断信号特点
    不可屏蔽中断INTR指令和TRAP指令、硬件中断NMI、非法指令陷阱以及硬件复位中断一旦中断申请信号发出,CPU必须无条件的立即去响应
    可屏蔽中断大部分的中断CPU检查这个中断的使能情况,决定是否响应中断

        接受到中断信号后,CPU会按照以下4个步骤来处理中断:

    1. 接收中断信号:外设或者其他方式向CPU提出中断请求。
    2. 响应中断:如果是个可屏蔽中断,会检查它的使能情况,决定是否响应,如果是不可屏蔽中断,就立即响应。
    3. CPU会完整地执行当前指令,为了记住当前主程序的状态,CPU必须做一些准备工作,例如将寄存器的内容存放到堆栈。
    4. 准备工作做完之后,CPU就取回中断向量,开始执行中断服务子程序。
      在这里插入图片描述

    2.2 CPU中断向量和优先级

         X2812支持32个CPU中断,其中每一个中断都是一个32位的中断向量,即两个16位的寄存器,里面存储的是相应中断服务子程序的入口地址,这个入口地址是个22位的地址。
    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

    2.3 CPU中断的寄存器

    在这里插入图片描述
        CPU中断里,INT1-INT14是14个通用中断,DLOGINT数据标志中断和RTOSINT实时操作系统中断是为仿真而设计的两个中断。这16个中断都是可屏蔽中断,通过CPU中断使能寄存器IER就可以实现使能或者禁止中断。

    寄存器位数功能
    中断使能寄存器IER16使能或者禁止可屏蔽中断
    标志寄存器IFR16表示对应CPU中断是否提出请求

    2.4 可屏蔽中断的响应过程

    在这里插入图片描述
        可屏蔽中断的响应过程如上图所示。、

    1. 某个可屏蔽中断提出请求时,将其在IFR中的对应位置位;
    2. CPU检测到中断标志位被置位后,接着检测该中断是否被使能;
    3. 如果IER中对应位被使能,CPU检查全局中断INTM是否被使能;
    4. 如果INTM被使能,CPU响应中断,暂停主程序并转向执行相应的中断服务子程序。

    2.5 X2812的PIE中断

    在这里插入图片描述
        上图是DSP的中断源,CPU共有16根中断线,包括2个不可屏蔽中断RS和NMI,以及14各个可屏蔽中断INT1-INT14。

    3.1 PIE中断概述

        DSP内部有很多可以产生中断的外设,为了能够及时地处理好各个外设的请求,专门增添了处理外设中断的扩展模块,简称外设中断控制器PIE。
        PIE一共可以支持96个不同的中断,将这些中断分成了12个组,每个组8个中断,每个组都被反馈到CPU内核的INT1-INT12这12条中断线中的某一条线上。
    在这里插入图片描述
        在12条中断线中,INT1的优先级最高,INT12的优先级最低,同一组内,INTx.1的优先级最高。

    3.2 PIE中断寄存器

    寄存器名称大小说明
    PIECTRL16PIE控制寄存器,保存从PIE向量表取回的向量地址
    PIEACK16PIE中断应答寄存器,表示每一组中断的CPU响应情况
    PIEIER116PIE,INT1组使能寄存器
    PIEIFR116PIE,INT1组标志寄存器
    PIEIER1216PIE,INT12组使能寄存器
    PIEIFR1216PIE,INT12组标志寄存器

    3.3 PIE中断向量表

        PIE一共可支持96个中断,每个中断都有中断服务子程序ISR,将这些子程序的地址存储在一片连续的RAM空间内,就是PIE中断向量表,它由256x16的RAM空间组成。
        在DSP中,中断向量表可以映射到5个不同的存储空间,主要由以下几个信号来控制。
    在这里插入图片描述
        M1向量和M0向量仅留给TI测试用,VMAP值上电后是默认取1的,而初始化PIE时,会将ENPIE的值设为1,即F2812芯片正常情况下只使用PIE向量映射表。

    4. X281x的三级中断系统分析

    在这里插入图片描述
        X281x采用的是如上图所示的三级中断机制,分为外设级、PIE级、CPU级,对于某一个具体的外设中断请求,只要有任一级不允许,CPU最终都不会响应该外设级中断。下面以CPU定时器0的周期中断为例。

    4.1 外设级

    1. CPU定时器0的计数器寄存器TIMH:TIM计数到0时,就产生了一个T0INT时间,即CPU定时器0的周期中断;
    2. 若CPU定时器0的控制寄存器TIMER0TCR的第15位定时器中断标志TIF被置位为1,若第14位定时器中断使能位TIE也是1,就会向PIE控制器发出中断请求;

    4.2 PIE级

    1. CPU定时器0的周期中断T0INT对应于PIEIFR1的第七位和PIEIER1的第七位;
    2. 由于PIE控制器是多路复用的,每一个组同一时间内只能有一个中断被响应,根据PIEACK各位的状态决定谁被响应;

    4.3 CPU级

    1. CPU定时器0的周期中断T0INT发送到CPU,IFR的第0位INT1标志就会被置位,该状态锁存在IFR中;
    2. 检查IER寄存器中相关位的使能情况和CPU寄存器和CPU寄存器ST1中全局中断屏蔽位INTM的使能情况,如果都被置位,则响应中断;
    3. CPU将相应的IFR位进行清除,EALLOW清除,INTM置位,即不响应其他中断,存储返回地址并自动保存相关信息,例如将正在处理的数据放入堆栈;
    4. 从PIE向量表中取出对应的中断向量ISR,转而去执行中断服务子程序。
      在这里插入图片描述
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    前一阵子忽然蛋疼菊紧,对计算机硬件的工作原理产生了些许兴趣。故查阅了一些资料,加上本人的总结和理解(以及猜测),为园友先奉上一文如下。 附:本文仅对CPU中断技术进行理论上的剖析,而没有针对中断技术的实现...
  • 中断响应时间/中断步骤/中断

    千次阅读 2017-06-29 10:10:32
    中断的响应时间就是中断的响应过程的时间,中断的响应过程是当有事件产生,进入中断之前必须先记住当前正在做的事情,然后去处理发生的事情,处理这个过程的时间,叫做中断响应时间。  计算机中也是采用的这种方法...
  • (2)间址周期数据流 (3)执行周期的数据流 (4)中断周期的数据流 一、CPU的结构 1、CPU的功能 (1)取指令 控制器必须具备能自动地从存储器中取出指令的功能 (2)分析指令 分析指令包括两部分内容:其一,分析此...
  • Linux性能优化(十六)——中断绑定

    千次阅读 2022-02-20 15:39:11
    计算机中,中断是一种电信号,由硬件产生并直接送到中断控制器上,再由中断控制器向CPU发送中断信号,CPU检测到信号后,中断当前工作转而处理中断信号。CPU会通知操作系统已经产生中断,操作系统就会对中断进行处理...
  • 单片机之中断

    千次阅读 多人点赞 2021-01-07 19:26:31
    中断的概念 日常生活的中断现象举例 中断是指在突发事件到来时先中止当前正在进行的工作,转而去处理突发事件。待处理完成后,再返回到原先被中止的工作处,继续进行随后的工作。 中断的一般概念 中断响应过程...
  • 基于F28335定时器0的定时中断

    千次阅读 2020-05-27 22:21:16
    本文介绍了基于F28335的DSP定时器实现定时中断功能,内容包含原理和代码及验证方式。

空空如也

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中断周期的产生条件