系统中断的实现涉及硬件和软件的协同工作,具体可分为以下部分:
一、中断系统的组成
硬件子系统 - 中断装置:
负责检测中断请求并将其传递给CPU,常见的中断装置包括外部中断(如I/O设备请求)、系统异常(如除零错误)等。
- 中断控制器:CPU内部的核心部件,负责管理中断请求,包括中断优先级判断、中断屏蔽和中断向量表的维护。
软件子系统 - 中断处理程序:
由操作系统或应用程序编写,负责响应中断请求并执行具体操作,如设备数据传输、错误处理等。
二、中断处理流程
中断请求
中断源(如设备完成数据传输)产生中断请求,信号被传递至中断控制器。
中断响应
- CPU暂停当前程序,保存程序计数器(PC)和状态寄存器(PSW)到核心栈。
- 中断控制器根据优先级选择最高优先级中断并跳转至对应的中断处理程序。
中断处理
中断处理程序执行具体操作(如数据读写、异常修复),完成后通过指令`IRET`(中断返回)恢复被中断程序的执行。
三、关键机制
中断优先级与屏蔽: 通过中断优先级寄存器(如8086的优先级标志位)和屏蔽寄存器控制中断响应顺序,避免中断嵌套冲突。 中断向量表
四、特殊说明
软件中断:通过`INT`指令触发,用于系统调用或异常处理,需配合软件实现中断请求的封装。
现代扩展:如NVIC(嵌套向量中断控制器)支持多级优先级和中断嵌套,提升系统响应能力。
综上,中断系统通过硬件快速响应中断请求,软件负责具体处理逻辑,两者结合实现高效的事件处理机制。