中斷技術(shù)引入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

中斷技術(shù)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中很重要的功能。最初，中斷技術(shù)引入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，只是為了解決快速的CPU與慢速的外部設(shè)備之間傳送數(shù)據(jù)的矛盾。隨著計(jì)算機(jī) 技術(shù)的發(fā)展，中斷技術(shù)不斷被賦予新的功能，如計(jì)算機(jī)故障檢測(cè)與自動(dòng)處理、實(shí)時(shí)信息處理、多道程序分時(shí)操作和人機(jī)交互等。中斷技術(shù)在微機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用，不僅 可以實(shí)現(xiàn)CPU與外部設(shè)備并行工作，而且可中斷過(guò)程。

以及時(shí)處理系統(tǒng)內(nèi)部和外部的隨機(jī)事件，使系統(tǒng)能夠更加有效地發(fā)揮效能。

80x86系統(tǒng)中的中斷技術(shù)是由CPU的中斷管理機(jī)制、中斷控制器8259A和中斷處理程序共同實(shí)現(xiàn)的，稱之為中斷系統(tǒng)。它最多可以管理256種類型的中斷，能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)中斷源識(shí)別、中斷源優(yōu)先權(quán)判優(yōu)和中斷屏蔽等功能。

6.1.1　中斷與中斷系統(tǒng)的功能

所謂中斷，是指CPU在執(zhí)行程序的過(guò)程中，由于某種外部或內(nèi)部事件的作用（如外部設(shè)備請(qǐng)求與CPU傳送數(shù)據(jù)或CPU執(zhí)行程序出現(xiàn)了異常），強(qiáng)迫CPU停止當(dāng)前正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)去為該事件服務(wù)，待事件服務(wù)結(jié)束后，能自動(dòng)地返回到被中斷的程序中繼續(xù)執(zhí)行。

中斷過(guò)程可以用來(lái)描述。當(dāng)CPU正在執(zhí)行現(xiàn)行程序A時(shí)，有一外部或內(nèi)部事件請(qǐng)求CPU處理，當(dāng)CPU響應(yīng)中斷請(qǐng)求后，中斷正在執(zhí)行的程序A而轉(zhuǎn)去為該事 件服務(wù)，執(zhí)行一段事先編制好的中斷服務(wù)程序B；當(dāng)中斷服務(wù)程序B執(zhí)行結(jié)束后，又自動(dòng)地返回到原來(lái)被中斷的現(xiàn)行程序A中繼續(xù)執(zhí)行。把能實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程的技術(shù)， 稱為中斷技術(shù)。

中斷技術(shù)是由硬件和軟件共同實(shí)現(xiàn)的，稱之為中斷系統(tǒng)。它應(yīng)具備如下功能。

（1）設(shè)置中斷源。系統(tǒng)中允許請(qǐng)求中斷的事件，并確定它們的中斷請(qǐng)求方式。

（2）中斷源識(shí)別。當(dāng)中斷源有請(qǐng)求時(shí)，CPU能夠正確地判別中斷源，并能夠轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。

（3）中斷源判優(yōu)。當(dāng)有多個(gè)中斷源同時(shí)請(qǐng)求中斷時(shí)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)地進(jìn)行中斷優(yōu)先權(quán)判優(yōu)，當(dāng)前優(yōu)先權(quán)最高的中斷請(qǐng)求優(yōu)先得到CPU的響應(yīng)和處理。

（4）中斷與返回。能自動(dòng)地處理中斷程序與被中斷程序之間的跳轉(zhuǎn)及斷點(diǎn)保護(hù)問(wèn)題。

中斷技術(shù)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中很重要的一項(xiàng)功能，可以應(yīng)用于以下幾個(gè)方面的處理。

1）故障檢測(cè)和自動(dòng)處理

系統(tǒng)出現(xiàn)故障和程序執(zhí)行錯(cuò)誤都是隨機(jī)事件，無(wú)法預(yù)料。如電源掉電、存儲(chǔ)器出錯(cuò)、運(yùn)算溢出等，采用中斷技術(shù)可以有效地進(jìn)行系統(tǒng)的故障檢測(cè)和自動(dòng)處理。

2）實(shí)時(shí)信息處理

在實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)中，需要對(duì)采集的信息立即做出響應(yīng)，以避免信息的丟失，可以采用中斷方式進(jìn)行實(shí)時(shí)信息處理。

3）并行操作

當(dāng)外部設(shè)備與CPU以中斷方式傳送數(shù)據(jù)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)CPU與外部設(shè)備之間的并行操作，使系統(tǒng)更加有效合理地發(fā)揮效能和提高效率。

4）分時(shí)操作

現(xiàn)代操作系統(tǒng)具有多任務(wù)處理功能，使同一個(gè)微處理器可以同時(shí)運(yùn)行多道程序，通過(guò)定時(shí)和中斷方式，將CPU按時(shí)間片分配給每道程序，從而實(shí)現(xiàn)多任務(wù)之間的定時(shí)切換和處理。

6.1.2　中斷源分類及其他

1.中斷源分類

能夠引起計(jì)算機(jī)中斷的事件稱為中斷源。在不同的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，中斷源的設(shè)置與分類有所不同。按中斷源與CPU的位置關(guān)系，可分為外部中斷和內(nèi)部中斷兩大類。

1）外部中斷

外部中斷是指由外部設(shè)備通過(guò)硬件觸發(fā)請(qǐng)求的方式產(chǎn)生的中斷，亦稱硬件中斷。外部中斷又分為不可屏蔽中斷和可屏蔽中斷。

不可屏蔽中斷（NonMaskable　Interrupt,　NMI）的特點(diǎn)是CPU對(duì)它的請(qǐng)求的響應(yīng)是無(wú)條件的，一旦CPU查詢到NMI有請(qǐng)求，便 立即響應(yīng)。NMI在外部中斷源中優(yōu)先權(quán)級(jí)別最高，通常用于處理系統(tǒng)故障，如系統(tǒng)板上RAM的奇偶校驗(yàn)錯(cuò)、擴(kuò)展槽中I/O通道錯(cuò)和電源故障等。

可屏蔽中斷（Interrupt　Reguest,　INTR）的特點(diǎn)是CPU對(duì)它的請(qǐng)求的響應(yīng)是有條件的，受中斷允許標(biāo)志位（Interrupt　 Flag,　IF）的控制。當(dāng)IF1，允許CPU響應(yīng)INTR請(qǐng)求；當(dāng)IF0，禁止CPU響應(yīng)INTR請(qǐng)求。INTR中斷通常用于CPU與外部設(shè)備，以中 斷方式進(jìn)行I/O傳送。

2）內(nèi)部中斷

內(nèi)部中斷是由CPU運(yùn)行程序錯(cuò)誤或執(zhí)行內(nèi)部程序調(diào)用引起的一種中斷，亦稱軟件中斷。如在執(zhí)行程序過(guò)程中檢測(cè)到內(nèi)部異常，或執(zhí)行中斷指令I(lǐng)NT　n產(chǎn)生的中斷。