计算机组成-5.中断与异常

定义

• 1. 在程序运行时，系统外部、内部或现行程序本身出现需要特殊处理的“事件”
• 2. CPU立即强行中止现行程序的运行，改变机器的工作状 态并启动相应的程序来处理这些“事件”
• 3. 处理完成后，CPU恢复原来的程序运行这些“事件”被称为“中断”或“异常”

分类

• 软件中断（内部中断）
• 硬件中断（外部中断）
  • 由CPU外部的中断请求信号启动的中断
  • x86 CPU为外部中断提供两个引脚
    • ◦ NMI：非屏蔽中断
    • ◦ INTR：可屏蔽中断

中断向量表

• 8086
  • 中断向量
    • 中断服务程序的入口地址
  • 存储器中保留两个专用区域
    • 中断向量表区：00000H~003FFH（地址最低的1KB）
    • 初始化程序区：FFFF0H~FFFFFH（地址最高的16B）

中断控制器

• CPU可屏蔽中断信号的输入只有一根，那就需要一些转换电路，现在计算机比较常见的是使用中断控制器这个芯片，那么中断控制器会把外设输出的请求信号作为输入连接进来，输出一根信号连接到CPU的可屏蔽中断请求信号上
• 中断控制器也可以看作是IO接口，内部也有一些被称为IO端口的寄存器，cpu可以访问这些端口对中断进行配置，例如可以配置这些外设的中断请求优先级
  • 可编程中断控制器：PIC（例如intel的8259）
    • ◦ Programmable Interrupt Controller
  • 高级可编程中断控制器：APIC
    • ◦ Advanced Programmable Interrupt Controller

中断处理过程

• 内部中断
• 外部中断

中断嵌套

基于中断的功能调用

• BIOS中断
  • ROM BIOS(Basic Input Output System)
    • ◦ 装于从地址0FE00H开始的8KB ROM中
    • ◦ 提供了系统加电自检、引导装入、主要I/O设备的处理程序及接口控制等 功能模块
  • BIOS中断
    • ◦ BIOS各功能模块的入口地址都在中断向量表中
    • ◦ 通过软件中断指令“INT n”调用各功能模块