计算机组成原理之程序中断方式

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计算机组成原理之程序中断方式:

定义:程序中断是指在计算机执行现行程序的过程中,出现某些急需处理的异常情况或特殊请求,CPU暂时中止现行程序,转去处理这些异常情况或特殊请求,处理完毕后CPU又自动返回到现行程序的断点处,继续执行原程序。

中断过程:

中断请求:中断源(引起中断的事件或设备)向CPU发出请求中断的要求。

中断判优:当有多个中断源发出请求时,通过适当的办法决定先处理哪个中断请求。

中断响应:CPU中止现行程序,转至中断服务程序。

中断处理:CPU执行中断服务程序。

中断返回:执行完中断服务程序后,返回到被中断的程序。

中断类型:

外中断:来自处理器和内存以外的部件引起的中断,如I/O设备发出的I/O中断、外部信号中断等。

内中断:处理器硬件故障或程序出错引起的中断,也叫异常。

软中断:由“Trap”指令产生的软中断,在程序中预先安排好。

中断优先级与屏蔽:

中断优先级:不同的中断源有不同的优先级,硬件中断通常优先级最高,其次是软件中断;非屏蔽中断优于可屏蔽中断等。

中断屏蔽:通过中断屏蔽触发器或屏蔽字寄存器来屏蔽某些中断源的请求,实现中断的优先级控制。

中断处理过程的关键点:

保护现场:在中断服务程序中,为了保护中断现场(即CPU主要寄存器中的内容)不被新的中断所打断,必须关中断。

保存断点:为保证在中断服务程序执行完毕后能正确地返回原来的程序,必须将原来程序的断点(即PC的内容)保存起来。

恢复现场与中断返回:中断服务程序执行完毕后,需要恢复之前保存的现场信息,并通过中断返回指令回到原程序断点处继续执行。 程序中断方式是计算机实现多任务处理和实时响应的重要机制之一。