计算机组成原理之异常和中断机制

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计算机组成原理中的异常和中断机制可以归纳如下:

异常:

也称为内中断,是由CPU内部产生的意外事件。 异常通常与正在执行的指令相关,是由CPU在其内部检测到的同步事件。 异常的检测由CPU自动完成,无需通过外部信号通知。 异常包括硬故障中断(如存储器校验错、总线错误)和程序性异常(如整除0、溢出、断点、单步追踪、非法指令、地址越界、缺页等)。

中断:

也称为外中断,是由CPU外部设备发出的中断请求。 中断通常与当前正在执行的指令无关,是由外部设备触发的异步事件。 CPU每执行完一条指令就检查中断请求信号线,若检测到中断请求,则进入中断响应周期。 中断包括可屏蔽中断(如输入输出信号,可通过设置屏蔽字来屏蔽)和不可屏蔽中断(如电源掉电,无法被屏蔽)。

异常和中断的处理:

异常和中断的处理过程基本相同,本质上是一样的。 异常大多采用软件识别方式,通过异常状态寄存器记录异常原因,由操作系统查询并处理。 中断则既采用软件识别也采用硬件识别方式,通过中断向量表快速找到对应的处理程序。 在处理异常和中断时,CPU会保存当前的状态和断点信息,以便在处理完成后能正确返回到被中断的程序中继续执行。