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  • 2020-03-22 19:20:25

    完整的中断处理过程分为

    1)中断响应的事前准备:

    系统要想能够应对各种不同的中断信号,总的来看就是需要知道每种信号应该由哪个中断服务程序负责以及这些中断服务程序具体是如何工作的。系统只有事前对这两件事都知道得很清楚,才能正确地响应各种中断信号和异常。

    2) CPU检查是否有中断/异常信号

    CPU在执行完当前程序的每一条指令后,都会去确认在执行刚才的指令过程中中断控制器(如:8259A)是否发送中断请求过来,如果有那么CPU就会在相应的时钟脉冲到来时从总线上读取中断请求对应的中断向量。

    对于异常和系统调用那样的软中断,因为中断向量是直接给出的,所以和通过IRQ(中断请求)线发送的硬件中断请求不同,不会再专门去取其对应的中断向量。

    3) 根据中断向量到IDT表中取得处理这个向量的中断程序的段选择符

    CPU根据得到的中断向量到IDT表里找到该向量对应的中断描述符,中断描述符里保存着中断服务程序的段选择符。

    4) 根据取得的段选择符到GDT中找相应的段描述符

    CPU使用IDT查到的中断服务程序的段选择符从GDT中取得相应的段描述符,段描述符里保存了中断服务程序的段基址和属性信息,此时CPU就得到了中断服务程序的起始地址。

    5) CPU根据特权级的判断设定即将运行的中断服务程序要使用的栈的地址

    CPU会根据CPL和中断服务程序段描述符的DPL信息确认是否发生了特权级的转换,比如当前程序正运行在用户态,而中断程序是运行在内核态的,则意味着发生了特权级的转换,这时CPU会从当前程序的TSS信息(该信息在内存中的首地址存在TR寄存器中)里取得该程序的内核栈地址。

    6) 保护当前程序的现场

    CPU开始利用栈保护被暂停执行的程序的现场:依次压入当前程序使用的eflags,cs,eip,errorCode(如果是有错误码的异常)信息。

    7) 跳转到中断服务程序的第一条指令开始执行

    CPU利用中断服务程序的段描述符将其第一条指令的地址加载到cs和eip寄存器中,开始执行中断服务程序。这意味着先前的程序被暂停执行,中断服务程序正式开始工作。

    8) 中断服务程序处理完毕,恢复执行先前中断的程序

    在每个中断服务程序的最后,必须有中断完成返回先前程序的指令,这就是iret(或iretd)。程序执行这条返回指令时,会从栈里弹出先前保存的被暂停程序的现场信息,即eflags,cs,eip重新开始执行。

    中断服务程序流程

    保护现场

    保护现场有两个含义,其一是保存程序的断点;其二是保存通用寄存器和状态寄存器的内
    容。前者由中断隐指令完成(详见8.4.4节),后者由中断服务程序完成。具体而言,可在中断
    服务程序的起始部分安排若干条存数指令,将寄存器的内容存至存储器中保存,或用进栈指令
    (PUSH)将各寄存器的内容推入堆栈保存,即将程序中断时的“现场”保存起来。

    2.中断服务(设备服务)

    这是中断服务程序的主体部分,对于不同的中断请求源,其中断服务操作内容是不同的,例
    如,打印机要求CPU将需打印的一行字符代码,通过接口送人打印机的缓冲存储器中(参见图
    573)以仕打印机打印又如,显示设各要求CPU将需显示的一屏字符代码通过接口送人显示
    5.23)以供打印机打印。又如,显示设备要求CPU将需显示的一屏字符代码通过接口送入显示
    器的显示存储器中(参见图5.18)。

    3.恢复现场

    这是中断服务程序的结尾部分,要求在退出服务程序前,将原程序中断时的“现场”恢复至
    原来的寄存器中。通常可用取数指令或出栈指令(POP),将保存在存储器(或堆栈)中的信息这
    回到原来的寄存器中。

    4.中断返回

    中断服务程序的最后一条指令通常是–条中断返回指令,使其返回到原程序的断点处,以信
    继续执行原程序。
    计算机在处理中断的过程中,有可能出现新的中断请求,此时如果CPU暂停现行的中断月
    务程序,转去处理新的中断请求,这种现象称为中断嵌套,或多重中断。倘若CPU在执行中断月
    务程序时,对新的中断请求不予理睬,这种中断称为单重中断。这两种处理方式的中断服务程戶
    略有区别。图5.43(a)和图5.43(b)分别为单重中断和多重中断服务程序流程。比较图5.4
    ()和图5.43(h)可以发现.其区别在千“开中断”的设置时间不同。

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  • 中断过程

    2020-03-27 18:54:19
    大体上可以把中断过程分为5个阶段:中断请求、中断判优、中断响应、中断处理和中断返回。 中断处理过程基本上由3部分组成: 第一部分为准备部分,其基本功能是保护现场,对于非向量中断方式则需要确定中断源,最后...

    中断全过程指的是从中断源发出中断请求开始,CPU响应这个请求,现行程序被中断,转至中断服务程序,直到中断服务程序执行完毕,CPU再返回原来的程序继续执行的整个过程。

    大体上可以把中断全过程分为5个阶段:中断请求、中断判优、中断响应、中断处理和中断返回。

    中断处理过程基本上由3部分组成:

    第一部分为准备部分,其基本功能是保护现场,对于非向量中断方式则需要确定中断源,最后开放中断,允许更高级的中断请求打断低级的中断服务程序;

    第二部分为处理部分,即真正执行具体的为某个中断源服务的中断服务程序;

    第三部分为结尾部分,首先要关中断,以防止在恢复现场过程中被新的中断请求打断,接着恢复现场,然后开放中断,以便返回原来的程序后可响应其他的中断请求。中断服务程序的最后一条指令一定是中断返回指令。

    在这里插入图片描述

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  • 中断处理的基本过程

    万次阅读 多人点赞 2020-03-24 15:07:49
    中断处理的基本过程包括中断请求、中断判优、中断响应、中断服务 和中断返回等五个阶段。 1.中断请求阶段 1)发生在CPU内部的中断(内部中断),不需要中断请求,CPU内部的中断控制逻辑直接接收处理。 2)外部中断...

    中断处理的基本过程包括中断请求、中断判优、中断响应、中断服务 和中断返回等五个阶段

    1.中断请求阶段

    1)发生在CPU内部的中断(内部中断),不需要中断请求,CPU内部的中断控制逻辑直接接收处理。
    2)外部中断请求由中断源提出。外部中断源利用CPU的中断输入引脚 输入中断请求信号。一般CPU设有两个中断请求输入引脚:可屏蔽中断请求输入引脚和不可屏蔽中断请求输入引脚。

    1.1中断请求触发器

    每个中断源发中断请求信号的时间是不确定的,而CPU在何时响应中断也 是不确定的。所以,每个中断源都有一个中断请求触发器,锁存自己的中断请求信号,并保持到CPU响应这个中断请求之后才将其清除。

    1.2中断允许触发器

    在CPU内部有一个中断允许触发器,当其为“1”时,允许CPU响应中断, 称为开中断。若其为“0”,不允许CPU响应中断,中断被屏蔽,称为关中断

    %%通常,当CPU复位时,中断允许触发器也复位为“0”,即关中断。当 CPU中断响应时,CPU自动关闭中断,禁止接受另一个新的中断。
    %%中断允许触发器的状态可以用开中断或关中断指令来设置。

    2.中断判优阶段

    CPU一次只能接受一个中断源的请求,当多个中断源同时向CPU提出中断请求时,CPU必须找出中断优先级最高的中断源,这一过程称为中断判优。
    中断判优可以采用硬件方法,也可采用软件方法。

    2.1软件判优

    CPU检测到中断请求后,首先读取中断请求寄存器的内容,逐位检测它们的状态,检测到某一位为1,就确定对应的中断源有中断请求,转去执行它的中断服务程序。
    先检测哪一个,哪一个的优先级就高,后检测哪一个,哪一个优先级就低,检测的顺序就是各中断源的优先级顺序。
    在这里插入图片描述
    假设上图中输入端口地址为87FFH。有如下查询程序:
    MOV DX, 87FFH
    IN AL, DX ;读中断请求寄存器内容
    SHR AL, 1
    JC IR0 ;IRQ0有请求,转IR0
    SHR AL,1
    JC IR1 ;IRQ1有请求,转IR1
    SHR AL,1
    JC IR2 ;IRQ2有请求,转IR2
    … …
    软件判优耗时较长。如果中断源很多,中断的实时性就很差,但是软件判优优先权安排灵活。

    2.2硬件判优

    利用专门的硬件电路确定中断源的优先级,有两种常见的方式:菊花链判优电路和中断控制器判优

    2.2.1菊花链判优电路

    设计思想:每个中断源都有一个中断逻辑电路,所有的中断逻辑电路形成一个链,犹如菊花链。排在链前端的中断源优先级最高,越靠后的设备优先级越低。
    在这里插入图片描述
    实现过程: CPU收到中断请求,如果允许中断,CPU发出中断响应信号。中断响应信号首先到达菊花链的前端,如果中断源1提出了中断请求,它就会截获中断响应信号,封锁它,使它不能向下一个中断源传送。不论下面的中断源有没有提出中断请求,都不可能接收到中断响应信号,因此它们的中断请求也不能被响应。

    2.2.2中断控制器判优

    中断控制器,如Intel8259A,可以以多种方式设置中断源的中断优先级。 中断控制器中有一个中断优先级判别器,它自动判别出目前提出中断请求的优先级最高的中断源,并将它的中断向量码送到数据总线,CPU接收中断向量码并据此找到它的中断服务程序。

    在这里插入图片描述

    3.中断响应阶段

    经过中断判优,中断处理就进入中断响应阶段。中断响应时,CPU向中断源发出中断响应信号,同时:
    ① 保护硬件现场;
    ② 关中断;
    ③ 保护断点;
    ④ 获得中断服务程序的入口地址。

    4.中断服务阶段

    中断服务程序的一般结构为:
    1)保护现场。 在中断服务程序的起始部分安排若干条入栈指令,将各寄存器的内容压入堆栈保存。
    2)开中断。 在中断服务程序执行期间允许级别更高的中断请求中断现 行的中断服务程序,实现中断嵌套。
    3)中断服务。 完成中断源的具体要求。
    4)恢复现场。 中断服务程序结束前,必须恢复主程序的中断现场。通常是将保存在堆栈中的现场信息弹出到原来的寄存器中。
    5)中断返回。 返回到原程序的断点处,继续执行原程序。

    5.中断返回阶段

    返回到原程序的断点处,恢复硬件现场,继续执行原程序。
    中断返回操作是中断响应操作的逆过程。

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  • 中断

    千次阅读 2016-08-21 00:18:20
    习题五 1. 什么是中断? 是指CPU在正常运行程序时,由于内部/外部事件或由程序预先安排的事件,引起CPU暂时停止正在运行的程序,转到为该内部/...可屏蔽中断的处理过程一般可分为4个阶段: (1) 中断申请:外设

    习题五

    1.       什么是中断?

    是指CPU在正常运行程序时,由于内部/外部事件或由程序预先安排的事件,引起CPU暂时停止正在运行的程序,转到为该内部/外部事件或预先安排的事件服务的程序中去,服务完毕,再返回去继续运行被暂时中断的程序,这个过程称为中断。

    2.       可屏蔽中断处理的一般过程是什么?

    可屏蔽中断的处理过程一般可分为4个阶段:

    (1)       中断申请:外设向CPU发出中断申请信号,CPU检测到有效的INTR,且无DMA请求、IF=1,当前指令执行完毕就进入响应阶段

    (2)       中断响应:CPU通过总线控制器发出两个连续的中断响应信号(2个       负脉冲)组成中断响应周期。在中断响应周期中,CPU取得中断类型号n,将程序状态字(PSW)及断点的地址(CS和IP)依次入栈保护。再查中断向量表,将(4*n)®IP;(4*n+2)®CS,进入中断服务阶段

    (3)       中断服务:CPU执行中断服务程序,为中断源服务

    (4)       中断返回:当执行到中断服务程序中的IRET指令时,将堆栈栈顶的三个字单元内容弹出,依次送给IP、CS、PSW,CPU返回到原来的程序去执行。

    3.       什么是中断优先级?设置中断优先级的目的是什么?

    中断优先级是指,中断源被响应和处理的优先等级。设置优先级的目的是为了在有多个中断源同时发出中断请求时,CPU能够按照预定的顺序(如:按事件的轻重缓急处理)进行响应并处理。

    4.       什么是中断嵌套?

    是指CPU正在执行一个中断服务程序时,有另一个优先级更高的中断提出中断请求,这时会暂时挂起当前正在执行的级别较低的中断源的服务程序,去处理级别更高的中断源,待处理完毕,再返回到被中断了的中断服务程序继续执行,这个过程就是中断嵌套。

    5.       什么是中断向量?它是如何装入中断向量表的?

    中断向量是中断服务程序的入口地址,一个中断向量由4个字节组成,它包括中断服务程序的段首址和偏移地址。

    中断向量并非常驻内存,而是由程序装入中断向量表中的。系统配置和使用的中断所对应的中断向量由系统软件负责装入;系统若未配置系统软件(如单板机系统),或用户自定义的中断向量,由用户自行装入。

    6.       什么是中断类型号?它的作用是什么?

    中断类型号是系统为每一个中断源分配的代号,它是8位的,与系统的中断源一一对应。

    中断类型号负责引导CPU找到中断服务程序的入口点。通过中断类型号查中断向量表可得到中断向量(中断服务程序入口地址),其中:物理地址为4*n的单元是中断服务程序入口点的偏移地址;物理地址为4*n+2的单元是中断服务程序的段首址。

    7.       不可屏蔽中断和可屏蔽中断各有何特点?其用途如何?

    不可屏蔽中断(NMI):CPU不能屏蔽,即:无论IF的状态如何,CPU收到有效的NMI必须进行响应;NMI是上升沿有效;中断类型号固定(为2);它在被响应时无中断响应周期。不可屏蔽中断通常用于故障处理(如:协处理器运算出错、存储器校验出错、I/O通道校验出错等)

    可屏蔽中断(INTR):CPU可以通过设置IF的状态屏蔽它,若IF=1,CPU响应,IF=0,CPU不响应;INTR高电平有效;它需要中断响应周期;中断类型号由中断控制器在中断响应周期中提供给CPU。可屏蔽中断主要用于普通I/O设备请求与CPU进行数据交换。

    8.       IBM-PC微机的中断系统由哪几部分构成?

    IBM-PC微机的中断系统由硬件中断(外部中断)和软件中断(内部中断)组成。

    硬件中断又分为可屏蔽中断INTR和不可屏蔽中断(NMI);

    软件中断有双字节指令形式的中断(ROM-BIOS中断、DOS中断和未定义自由中断)和几种特殊类型的中断(除法溢出中断、单步中断、断点中断、溢出中断)。

    9.       所谓DOS系统功能调用是指哪一个软中断?试举出一些常用的设备管理和文件管理的DOS功能调用。

    DOS系统功能调用是指中断类型号为21H的软中断指令INT  21H。

    例如:

    功能号为01H,对键盘管理,输入一个字符;

    功能号为0AH,对键盘管理,输入一个字符串;

    功能号为02H,对显示器管理,输出一个字符;

    功能号为09H,对显示器管理,输出一个字符串;

    功能号为3CH,对文件管理,建立一个文件;

    功能号为3DH,对文件管理,打开一个文件;

    功能号为3EH,对文件管理,关闭文件;

    功能号为3FH,对文件管理,读文件;

    功能号为40H,对文件管理,写文件。

    10.   试比较软中断和硬中断不同的特点。

    软中断和硬中断的不同主要体现在以下几个方面:

     

    软中断

    硬中断(INTR)

    是否有随机性、突发性

    是否有中断响应周期

    中断类型号的提供方法

    固定或由指令提供

    由中断控制器提供

    是否可屏蔽(受IF影响)

    不可屏蔽

    可屏蔽

    硬中断中的不可屏蔽中断NMI除了具有随机性和突发性之外,其余特点同软中断。

    11.   可编程中断控制器8259A协助CPU处理哪些中断事务?

    8259A协助CPU完成的中断事务主要有:

    接收和扩充外设的中断请求;进行中断请求的屏蔽与开放控制;对中断源进行优先级排队管理;中断被响应时,提供该中断源的中断类型号。

    12.   8259A具有哪些工作方式和中断操作功能?指出与这些功能相对应的命令字(ICW/OCW)的内容?

    8259A的工作方式有以下几种:

    (1)      引入中断请求的方式:有边沿触发和电平触发两种;中断服务方式有向量式中断和查询式中断两种;

    (2)      与系统总线的连接方式:缓冲方式和非缓冲方式两种;

    (3)      屏蔽中断的方式:通常屏蔽和特殊屏蔽两种方式;

    (4)      优先级排队的方式:固定优先级和循环优先级(优先级轮换)两种,循环优先级又分为指定轮换和自动轮换两种;

    (5)      中断结束的方式:自动结束方式和非自动结束方式两种

    8259A的中断操作功能有以下几个:

    (1)      设置中断触发方式、选择8259A芯片的数目——由ICW1完成;

    (2)      设置中断类型号的高五位——由ICW2完成;

    (3)      设置级联方式具体的连接情况(主片的哪些中断申请端连有从片;从片与主片的哪个中断申请端相连)——由ICW3完成;

    (4)      设置特定完全嵌套方式、缓冲方式和中断结束方式——ICW4完成;

    (5)      设置对各中断源的屏蔽与开放状态——由OCW1完成;

    (6)      设置优先级轮换及发中断结束命令——由OCW2完成;

    (7)      设置特殊屏蔽方式、查询式中断的服务方式、选择要读出的寄存器——由OCW3完成;

    13.   在什么情况下,才要求用户对8259A进行初始化?

    一般在没有配置完善的操作系统的单板微机系统中,才需要对8259A进行初始化。另外,若通过插件板扩展中断系统,附加的8259A由于系统软件并未对它进行初始化,所以用户要写入它的初始化程序。

    14.   如何对8259A进行初始化编程(包括单片使用和双片使用)?

    在单片8259A系统中,初始化时按顺序依次写入ICW1、ICW2、和ICW4

    在双片8259A系统中,初始化时要按顺序依次写入ICW1、ICW2、ICW3和ICW4

    15.   什么是中断响应周期?在中断响应周期中CPU和8259A一般要完成哪些工作?

    CPU收到有效的INTR信号,若IF=1,且无DMA请求,当前指令执行完毕,就通过总线控制器发出连续的两个中断响应信号(     )组成一个中断响应周期。

    在第1个     负脉冲中,CPU发出有效的总线锁定信号      ,封锁总线,防止其他主控器占用总线;8259A经判优后将IRR的相应位清0,ISR的对应位置1。

    在第2个     负脉冲中,CPU撤除总线锁定信号      ,ALE信号也变为无效,允许数据线传送数据;8259A将被响应中断源的中断类型号送给CPU。

    若8259A工作于自动结束方式,在第2个       负脉冲的后沿,8259A还要清除ISR中在第1个负脉冲里置1的位。

    16.   用户利用PC微机的中断系统资源进行中断传送时,要求用户对8259A的哪些命令进行编程使用?

    用户利用PC微机的中断系统资源进行中断传送时,对8259A的编程主要是写入OCW1(开放或屏蔽某些中断级)和OCW2(发中断结束命令)。

    17.   何谓中断向量修改?修改中断向量的方法和步骤如何?

    在实际应用中,用户借用系统的中断资源(中断类型号)来运行自己的中断服务程序时,需要将中断向量表中原来的中断向量修改为自己中断服务程序的入口地址,这就是中断向量的修改。

    中断向量的修改方法一般是利用DOS功能调用的35H号和25H号功能,其步骤可分为以下3步:

    (1)      保存原中断向量:用35H号功能读取原来的中断向量,保存于两个字单元中;

    (2)      设置新的中断向量:用25H号功能将新的中断向量填入到中断向量表的相应位置(4*n~4*n+2单元中);

    (3)      恢复原中断向量:使用完,再利用25H号功能将保存于两个字单元中的原来的中断向量重新填入到中断向量表中。

    18.   中断结束命令安排在程序的什么地方?在什么情况下要求发中断结束命令?为什么?

    中断结束命令一般安排在中断服务程序中,在中断服务完成,中断返回指令(IRET)之前。

    在8259A工作于非自动结束方式时,要送中断结束命令。因为这种方式,即使中断已经服务完毕,ISR中的对应位也不会自动清0,这样就使得低优先级的中断和同级中断得不到应有的响应。通过发中断结束命令,将服务完的中断级在ISR中的对应位清0,以便开放同级和低级中断。

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  • 【单片机】实验三LED外部中断

    千次阅读 2021-05-17 19:37:18
    实验三. 外部中断 一、实验目的 1、熟悉MCS-51指令系统。 2、掌握外部中断技术的基本使用方法 3、掌握中断处理程序的编写方法 ...因此高电平状态和低电平状态至少维持一周期,中断请求信号由引脚INT0
  • U-Boot启动内核的过程可以分为两个阶段,两个阶段的功能如下:  (1)第一阶段的功能 Ø 硬件设备初始化 Ø 加载U-Boot第二阶段代码到RAM空间 Ø 设置好栈 Ø 跳转到第二阶段代码入口  (2)第二阶段的功能 Ø...
  • stm32中断优先级分组

    千次阅读 2016-12-27 08:29:06
    STM32中断优先级和开关总中断一,中断优先级:STM32(Cortex-M3)...具有高抢占式优先级的中断可以在具有低抢占式优先级的中断处理过程中被响应,即中断嵌套,或者说高抢占式优先级的中断可以嵌套低抢占式优先级的中断
  • CPU的结构和功能——指令流水及中断系统

    千次阅读 多人点赞 2019-01-01 17:29:31
    但是我们可以利用交换程序状态字的方式来完成程序现场切换,这使得程序中断过程中保存程序状态,断点,以及返回之后恢复断点的工作变得比较容易。 ()控制单元CU和中断系统 1、 CU:产生全部指令执行时候所...
  • 阶段提交(Two-Phase Commit)

    千次阅读 2019-10-22 18:40:14
    阶段提交是一种同步协议,是计算机网络尤其是在数据库领域内,为了使基于分布式系统架构下的所有节点在进行事务处理过程中保持原子性和一致性而设计的一种算法。 两阶段提交的执行过程 在两阶段提交过程中,主要...
  • 中断系统

空空如也

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中断过程的四个阶段