微型计算机中断控制系统.pdf

5.3 中断控制系统 中断最初是作为处理器 与外部设备交换信息的一种 控制方式提出的。由此，最 初的中断全部是对外部设备 而言的，称为外部中断或硬 件中断。 随着计算机技术的发展， 中断的范围也随之扩大，出现 了内部软件中断的概念，它是 为解决机器内部运行时出现的 异常以及为编程方便而提出的。 外部中断或硬件中断通常 称为中断，软件中断或异常中 断通常称为异常(Exception) 5.3.1 中断的基本概念 不论哪种中断都遵循同样的中断处理过程 当 中断响应 前 中断 中 中断 服务 断 源 请求 程序断点 程序 程 中断返回 序 中断：处理器暂停执行当前程序，转而处理随机发生的事件，处 理 完毕后再返回到断点处继续执行原来程序的过程 中断的引入 目前计算机都具有中断功能， 它已成为计算机不可缺少的组成部分 。中断的引入，具有较多的优点。 1.分时操作 利用中断功能，就可以使CPU 和外设实现一定程度的并行工作。 如CPU启动外设工作后，就继 续执行主程序，当外设把数据准备好 后，发出中断请求信号，CPU响应 后暂时中断它的程序，转去执行相应 的输入或输出操作。中断处理完以后 ，CPU恢复执行原来被中断的程序 ，继续往下执行。此时，外设也在继 续工作，实现了外设与CPU的并行 操作。 有了中断功能，CPU可 命令多个外设同时进行工 作，这样就大大提高了 CPU的利用率，也提高了 输入输出的速度。 2.实现实时处理 计算机用于实时处理时，中断是 一个十分重要的功能。现场的各个参 数、信息，如需要的话可在任何时刻 发出中断请求信号，要求CPU立即响 应进行处理，这时CPU 中断正在执行 的程序，转去进行中断服务程序，实 现实时处理。这种及时处理的功能在 查询的工作方式下是做不到的。 3.故障处理 计算机在运行过程中，往 往会出现事先预料不到的硬件故 障或软件故障，如电源掉电、存 储出错、运算溢出等。这时计算 机就可以利用中断系统自行处理 , 中断原程序而转去执行故障处 理程序。 中断源 引起中断的原因或能发出中断申请 的来源，称为中断源。通常中断源有以 下四种。 1.输入输出设备 如键盘、打印机、磁盘、通信接口 等输入输出设备在工作时，可以发出中 断请求，以请求新的输入、输出操作。 2. 实时时钟 计算机使用中经常会遇到对时间进 行控制的问题。通常用外部时钟电路(例如 8253或8254定时计数器电路) ，定时产生时 间基准信号，解决时间控制问题。例如为 了定时，可由时钟电路在CPU控制下启动 定时，定时结束时，就向CPU发出中断请 求信号以实现定时控制。 3.故障源 计算机工作过程中，遇到故障时，可 以向CPU发出中断请求，由CPU对故障进行 处理。例如在系统工作中，电源突然掉电， 就向CPU发出中断请求信号，CPU响应后保 护现场，以便在供电恢复后，恢复断电时的 现场，使程序从断电处继续运行。这样就可 以避免由于断电而导致计算机的工作前功尽 弃。中断还用于运算中的溢出处理，以保证 不产生错误的运行结果。 4.为调试程序而设置的中断源 在程序调试时，为了检查中间 结果