中斷及中斷功能調(diào)用

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1、7中斷及中斷功能調(diào)用主講：傅中君7中斷及中斷功能調(diào)用7.1中斷概述7.28086中斷系統(tǒng)7.3中斷功能調(diào)用概述7.4鍵盤輸入中斷調(diào)用7.5顯示器輸出中斷調(diào)用7.6磁盤文件管理7.1.1中斷的基本概念什么是中斷?與生活場(chǎng)景的比較正在看書電話鈴響接電話繼續(xù)看書執(zhí)行程序事件發(fā)生事件處理繼續(xù)執(zhí)行程序中斷處理中斷請(qǐng)求及響應(yīng)實(shí)際場(chǎng)景計(jì)算機(jī)中斷返回7.1概述中斷的定義CPU執(zhí)行程序時(shí)，由于發(fā)生了某種隨機(jī)的事件(外部或內(nèi)部)，引起CPU暫時(shí)中斷正在運(yùn)行的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行一段特殊的服務(wù)程序(稱為中斷服務(wù)程序或中斷處理程序)，以處理該事件，該事件處理完后

2、又返回被中斷的程序繼續(xù)執(zhí)行，這一過程稱為中斷。中斷源引起CPU中斷的事件——中斷源。例如：外設(shè)——請(qǐng)求輸入輸出數(shù)據(jù)，報(bào)告故障等事件——掉電、硬件故障、軟件錯(cuò)誤、非法操作、定時(shí)時(shí)間到等中斷源分為：外部中斷、內(nèi)部中斷內(nèi)部中斷：CPU內(nèi)部執(zhí)行程序時(shí)自身產(chǎn)生的中斷外部中斷：CPU以外的設(shè)備、部件產(chǎn)生的中斷8086/8088的外部中斷信號(hào)：INTR、NMIINTR——可屏蔽中斷請(qǐng)求，高電平有效，受IF標(biāo)志的控制。IF=1時(shí)，執(zhí)行完當(dāng)前指令后CPU對(duì)它作出響應(yīng)。NMI——非屏蔽中斷請(qǐng)求，上升沿有效，任何時(shí)候CPU都要響應(yīng)此中斷請(qǐng)求信號(hào)。為何計(jì)算

3、機(jī)中要引入中斷？提高數(shù)據(jù)傳輸率；避免了CPU不斷檢測(cè)外設(shè)狀態(tài)的過程，提高了CPU的利用率。實(shí)現(xiàn)對(duì)特殊事件的實(shí)時(shí)響應(yīng)。如多任務(wù)系統(tǒng)操作系統(tǒng)中：缺頁中斷設(shè)備中斷各類異常實(shí)時(shí)時(shí)鐘等中斷系統(tǒng)的功能（1）為了加強(qiáng)中斷系統(tǒng)的靈活性，對(duì)于各種中斷請(qǐng)求，應(yīng)具有屏蔽和開放的功能，使程序員可以靈活控制。（2）具有“中斷級(jí)別”的判斷和控制功能，即能實(shí)現(xiàn)中斷源排隊(duì)。當(dāng)多個(gè)中斷源申請(qǐng)中斷時(shí)，能根據(jù)事先的設(shè)定及時(shí)響應(yīng)中斷。（3）能實(shí)現(xiàn)中斷嵌套，即高級(jí)別的中斷能中斷較低級(jí)別的中斷。（4）系統(tǒng)響應(yīng)中斷后，能自動(dòng)進(jìn)行中斷處理。中斷過程五個(gè)步驟：中斷請(qǐng)求中斷判優(yōu)(有時(shí)

4、還要進(jìn)行中斷源識(shí)別)中斷響應(yīng)中斷服務(wù)中斷返回以下以外部中斷為主介紹這五個(gè)步驟。7.1.2中斷過程與中斷管理1）中斷請(qǐng)求外設(shè)接口（中斷源）發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)，送到CPU的INTR或NMI引腳；中斷請(qǐng)求信號(hào)：邊沿請(qǐng)求，電平請(qǐng)求例如，NMI為邊沿請(qǐng)求，INTR為電平請(qǐng)求中斷請(qǐng)求信號(hào)應(yīng)保持到中斷被處理為止；CPU響應(yīng)中斷后，中斷請(qǐng)求信號(hào)應(yīng)及時(shí)撤銷。在8086/8088系統(tǒng)中，外設(shè)的中斷要經(jīng)過8259A可編程中斷控制器(PIC)的排隊(duì)判優(yōu)后向CPU發(fā)出：(I/O接口)→PIC→CPU2）中斷源識(shí)別計(jì)算機(jī)中的中斷源有很多，CPU必須識(shí)別是哪一個(gè)設(shè)

5、備產(chǎn)生中斷。識(shí)別中斷源有兩個(gè)方法：軟件查詢。將中斷信號(hào)從數(shù)據(jù)總線讀入用程序進(jìn)行判別。中斷矢量法。由中斷源提供中斷類型號(hào)，CPU根據(jù)類型確定中斷源。（8086/8088即采用此種方法）3）中斷判優(yōu)多個(gè)中斷源產(chǎn)生中斷，CPU首先為誰服務(wù)？——中斷優(yōu)先級(jí)排隊(duì)問題。中斷優(yōu)先級(jí)控制要處理兩種情況：對(duì)同時(shí)產(chǎn)生的中斷：應(yīng)首先處理優(yōu)先級(jí)別較高的中斷；若優(yōu)先級(jí)別相同，則按先來先服務(wù)的原則處理；對(duì)非同時(shí)產(chǎn)生的中斷：低優(yōu)先級(jí)別的中斷處理程序允許被高優(yōu)先級(jí)別的中斷源所中斷——即允許中斷嵌套。中斷優(yōu)先級(jí)的控制方法硬件判優(yōu)——鏈?zhǔn)脚袃?yōu)、并行判優(yōu)（中斷向量法）軟

6、件判優(yōu)——順序查詢中斷請(qǐng)求，先查詢的先服務(wù)（即先查詢的優(yōu)先級(jí)別高）通常將中斷判優(yōu)與中斷源識(shí)別合并在一起進(jìn)行處理。x86系統(tǒng)中，這項(xiàng)任務(wù)由PIC和CPU共同完成。鏈?zhǔn)脚袃?yōu)電路原理圖INTAinCPUINTAINTR外設(shè)1外設(shè)2外設(shè)接口1菊花鏈邏輯電路外設(shè)接口2外設(shè)3外設(shè)接口3≥1菊花鏈邏輯電路菊花鏈邏輯電路┇I(xiàn)REQIREQIREQ中斷確認(rèn)INTAinINTAin中斷確認(rèn)中斷確認(rèn)菊花鏈邏輯電路INTAinIREQINTR&=1≥1INTAoutDB三態(tài)門中斷向量碼E外設(shè)接口中斷確認(rèn)菊花鏈邏輯電路3）中斷響應(yīng)在每條指令的最后一個(gè)時(shí)鐘周期

7、，CPU檢測(cè)INTR或NMI信號(hào)。若以下條件成立，則CPU響應(yīng)中斷：當(dāng)前指令執(zhí)行完。對(duì)INTR，還應(yīng)滿足以下條件當(dāng)前指令是STI和IRET，則下條指令也要執(zhí)行完。當(dāng)前指令帶有LOCK、REP等指令前綴時(shí)，則把它們看成一個(gè)整體，要求完整地執(zhí)行完；對(duì)INTR，CPU應(yīng)處于開中斷狀態(tài)，即IF=1；當(dāng)前沒有復(fù)位(RESET)和保持(HOLD)信號(hào)。若NMI和INTR同時(shí)發(fā)生，則首先響應(yīng)NMI。3）中斷響應(yīng)（續(xù)）CPU中斷響應(yīng)時(shí)，要做下述三項(xiàng)工作：向中斷源發(fā)出INTA#中斷響應(yīng)信號(hào)；斷點(diǎn)保護(hù)，包括CS、IP和PSW（FLAGS）。這主要是保證

8、中斷結(jié)束后能返回被中斷的程序。獲得中斷服務(wù)程序首地址（入口）。如何得到中斷處理程序的首地址？固定入口法中斷向量法4）中斷處理（中斷服務(wù)）中斷服務(wù)子程序特點(diǎn)為”遠(yuǎn)”過程（類型為FAR）要用IRET指令返回中斷服務(wù)子程序要做的工作保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)