中断处理过程的五个阶段是什么

电脑教程 2021-11-10 09:15:20

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。

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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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