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程序中断方式

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中断的作用

  1. 实现CPU与I/O设备并行工作image.png
  2. 硬件故障
  3. 实现人际联系
  4. 实现多道程序和分时操作
    1. 提高计算机效率
  5. 实现实时处理
  6. 实现应用程序和操作系统
  7. 多处理机系统
    1. 通过中断来实现处理机和处理机之间的信息交流和任务切换

中断的分类

  1. 按中断来源：image.png
    1. 内中断：发生在主机内部的中断
    2. 外中断：有主机外部事件引起的中断
  2. 按中断服务程序入口地址的获取方式
    1. 向量中断：通过硬件自动形成中断服务程序的入口地址
    2. 非向量中断：通过中断查询程序确定中断源和中断服务程序的入口地址
  3. 按中断源位置分类
  4. 按是否可屏蔽分类

程序中断方式的接口电路

  1. 中断请求触发器和中断屏蔽触发器
    1. 中断请求触发器：
      1. 当中断事件引发中断时，将中断请求触发器INTR置1
      2. 当中断请求触发器为1时，向CPU发出中断请求信号
      3. 每个中断源有一个中断请求触发器，多个请求触发器构成中断请求寄存器，其中的内容被称为中断字或中断码
    2. 中断屏蔽触发器：各设备的中断屏蔽触发器组成中断屏蔽寄存器
      1. 实现方法：为每一个中断源设置一个中断屏蔽触发器MASK，用来屏蔽设备的中断请求
        1. 置1，则对应的设备中断被封锁
        2. 置0，允许该设备的中断请求得到响应
  2. 排队器
  3. 中断向量形成部件
    1. 软件产生
    2. 硬件向量法 image.png

I/O中断处理过程

响应中断的条件和时间

  1. 条件：中断允许触发器EINT=1
  2. 时间：每条指令执行阶段的结束时刻

    [!note] 响应中断的时间 因为I/O设备准备就绪的时间是随机的，而CPU是在统一的时刻向接口发送中断查询信号，以获取I/O的中断请求。 因此，CPU响应中断的时间一定是在没条指令执行阶段的结束阶段

中断处理过程

image.png 1. 由CPU发启动I/O设备命令，将接口中的B置1，D置0 2. 接口启动输入设备开始工作 3. 输入设备将数据送入数据缓冲寄存器 4. 输入设备向接口发出“设备工作结束”信号，将D置1，B置0，标志设备准备就绪 5. 当设备准备就绪，且未被屏蔽，在指令执行阶段的结束时刻，由CPU发出中断查询信号 6. 设备中断请求触发器INTR被置1，标志设备向CPU提出中断请求，同时，INTR送至排队器，进行中断判优 7. 若CPU允许中断，设备又被排队选中，即进入中断响应阶段，由中断响应信号INTA将排队器输出送至编码器形成向量地址 8. 向量地址送至PC，作为下一条指令的地址 9. 根据寻找到的无条件跳转指令，开始执行中断服务程序，进入中断服务阶段，通过输入指令将数据缓冲寄存器的输入数据送至CPU的通用寄存器，再存入主存相关单元 10. 中断返回至源程序的断点处

#计组重点 中断服务程序流程

中断服务程序的流程

  1. 保护现场
    1. 程序断点的保护：由中断隐指令完成
    2. 寄存器内容的保护：使用进栈指令完成
  2. 中断服务：对不同的I/O设备相应不同内容的中断服务
  3. 恢复现场：使用出栈指令完成
  4. 中断返回：使用中断返回指令完成

单重中断和多重中断的服务流程

[!note] #计组重点 多重中断 单重中断不允许中断现行的中断服务程序 而多重众多允许级别更高的中断源中断现行的中断服务程序

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