微型计算机系统与接口 教学课件 7 第7章 中断.pdfVIP

第7章 中断 7．1 中断的概念  7．1．1 概述  中断是现代计算机技术领域里的一项非常重要的技术。 最初，中断仅仅是为了解决对I/O接口进行查询而使 得CPU效率变低的弊端，同时又确保在运行过程中能 够实时处理外围设备的各种服务要求而采用的一种措 施。  中断是为快速改变程序的运行环境而提供的一种机制。 程序控制的转换是由微处理器内部事件或者是外部硬 件事件启动的。特别是高速运行的微处理器与数据传 送速度较低或接收数据的速度较低的输入/输出设备 接口之间进行数据交换时，中断就显得特别有用。例 如，在利用键盘进行输入操作时，若用82C55的选通 和软件查询来获得来自键盘的数据，可以说是“少、 慢、差、费”。利用中断处理程序是一种最佳选择。  所谓中断，其实是CPU在执行当前程序的过 程中，由于某种随机出现的外围设备的请求， 使得CPU暂时停止正在执行的程序（即中 断），转去执行为外围设备服务的程序。当 为外围设备服务的程序执行完后，CPU再返 回到暂时停止正在执行的程序处（即断点） 继续执行其原来的程序。这种中断就是人们 通常所说的外部中断。 但是随着计算机体系结构不断的更新换代和 应用技术的日益提高，中断技术发展的速度 也是非常迅速，中断的概念也随之延伸，中 断的应用范围也随之扩大。除了传统的外围 部件引起的硬件中断外，又出现了内部的软 件中断概念。 外部中断和内部软件中断就构成了一个 完整的中断系统。发出中断请求的来源 非常多，不管是由于外部事件而引起的 外部中断、还是由于软件执行过程而引 发的内部软件中断，凡是能够提出中断 请求的设备或异常故障，均被称其为中 断源。按中断源的不同，Pentium又把 中断分成三种类型。  （1）中断：  （2 ）异常：  （3 ）程序异常：  1. 实模式下的中断操作  当微处理机执行完当前指令之后，它就按给定的 顺序来检查下面一些条件，以便确定一个中断是 否有效。  ①检查指令的执行； ②检查是否单步执行的指令； ③检查是不是一条不可屏蔽中断NMI； ④检查浮点部件的段是否越界； ⑤检查是不是一条可屏蔽中断INTR；  ⑥检查是不是一条调用中断过程指令INT。  如果在检查的过程中发现一个或多个中断条件与 检查的条件相符合，就按顺序执行下列操作步骤：  （1）将标志寄存器的内容下压入栈。  （2 ）清除标志寄存器中的允许中断标志IF位和 自陷标志TF位，此举就有效地禁止可屏蔽中断 INTR外引线上的信号的出现以及自陷或单步功 能的实施。  （3 ）将代码段寄存器CS的内容下压入栈。  （4 ）将指令指针寄存器IF的内容下压入栈。  （5 ）将中断向量的内容取出，并将其送入指令 指针寄存器IF和代码段寄存器CS，这样就可以 将程序下一条指令的执行从中断向量寻址的中 断服务程序开始。  2. 保护模式下的中断操作  保护模式下的中断操作与实模式下的中断操作几乎是一 样的，但二者的中断向量表有所不同。  在实模式下，使用的是中断向量。而在保护模式下，使 用的是保存在中断描述符表IDT中的中断描述符。  实模式下的中断向量完全可以转换成保护模式下的中断， 其实施的方法是将复制的中断向量表中的中断服务程序 地址转换成中断描述符表IDT中的32位偏移量地址而实 现的。  保护模式下的中断功能，除了使用中断描述符表IDT中 的中断描述符之外，其余与实模式下的中断功能类似， 均是通过使用从中断返回IRET指令或 IRETD 指令实现。 其中，惟一的差别是：在保护模式下微处理机访问的是 中断描述符表IDT，而不是中断向量表。 7.1.2 中断系统 1. 中断系统的作用  （1）实现分时操作： Pentium微处理机可同时运行多道程序，它 可以依靠定时器，通过中断系统将CPU的 时间分配给各道程序使用。对I/O系统而言， 中断系统可作为低速的外部设备与高速的 CPU之间的一种联系纽带，通过中断系统 可以实现多个I/O设备与CPU之间的并行操