电脑cpu中断视频 | CPU中断过程

CPU中断过程

中断处理的全过程分为中断检测、中断响应和中断处理3个阶段。

1.中断检测

中断检测在每条指令结束时进行，检测是否有中断请求或是满足异常条件。

2.中断响应

中断响应是由处理器内部硬件完成的中断序列，而不是由程序执行的。在Intel 80x86中，中断响应过程的操作如下：

●对可屏蔽中断，从8259中断控制器芯片读取中断向量号；

●将标志寄存器EFLAG，CS和IP压栈；

●对于硬件中断，复位标志寄存器中的IF和TF位，禁止可屏蔽外部中断和单步异常；

●根据中断向量号，查找中断向量表，根据中断服务程序的首址转移到中断服务程序执行。

3.中断处理即执行中断服务程序。中断服务程序的主要内容如下：

●保存中断服务程序将要使用的所有寄存器的内容，以便于在退出中断服务程序之前进行恢复；

●如果中断向量被多个设备所共享，为了确定产生该中断信号的设备，需要轮询这些设备的中断状态寄存器；

●获取中断相关的其他信息；

●对中断进行具体的处理；

●恢复保存的上下文；

●执行中断返回指令，使CPU的控制返回到被中断的程序继续执行。

cpu响应中断的过程

cpu指令设置中断控制器，中断向量有内部中断和外部中断；当某一个未屏蔽的中断发生，cpu响应中断（打断当前正在执行的程序，保存指令断点），自动进入设定的中断服务程序，中断服务程序执行完毕再返回中断前的断点，继续执行主程序。

cpu处理中断的五步过程

1．请求中断 2．中断响应 3．关闭中断 4．保护断点 5．中断源识别 6．保护现场 7．中断服务 8．恢复现场 9．中断返回

中断处理期间cpu处于关中断状态

i/o中断的类型：外中断，内中断，软中断

i/o中断的功能:外设需要CPU处理时所发出的请求或者申请

I/O中断处理过程

关中断：进入不可再次响应中断的状态，此时CPU不再响应中断

保存断点和现场：在响应中断时，必须把当前的程序计数器PC中的内容（即断点）保存起来。现场信息一般是程序状态字，中断屏蔽寄存器和CPU某些寄存器的内容

判别中断源

开中断：允许更高级中断请求得到响应，实现中断嵌套

执行中断服务程序

退出中断

cpu响应中断时,进入中断周期

中断响应

中断响应是当中央处理机发现已有中断请求时，中止，保存现行程序执行，并自动引出中断处理程序的过程。

主要介绍

中断响应是解决中断的发现和接收问题的过程，是由中断装置完成的。中断响应是硬件对中断请求作出响应的过程，包括识别中断源，保留现场，引出中断处理程序等过程。

① CPU在当前指令执行结束时，响应中断，进入中断的响应周期；

② 发出二个中断回答信号INTA完成一个中断响应周期；

③ 进行断点及标志保存

如：将段地址（CS），偏移地址（IP）标志FR以及压入堆栈。

④ 读取中断类型号，找到中断源；

⑤ 装入中断服务程序的入口地址（CS，IP）

cpu中断处理机制

CPU响应中断：就是CPU要去执行相应的中断服务程序，其响应过程是CPU将现在执行程序的指令地址压入堆栈，跳转到中断服务程序入口地址，中断服务程序的入口地址就是中断向量，这个中断向量用2个16位寄存器存放。

入口地址是22位的，地址的低16位保存在该向量的低16位，地址的高16位则保存在它的高6位，更高的10位保留。

步骤一：任何一个PIE中断组的外设或外部中断产生中断。如果外设模块内的中断被使能，中断请求将被送到PIE模块。

步骤二：PIE模块将识别出别的PIE中断组x内的y中断（INTx.y）申请，然后相应的PIE中断标志位被锁存：PIEIFRx.y=1。

步骤三：PIE的中断如要送到CPU需满足下面两个条件：

1.相应的使能位必须被设置（PIEIERx.y=1）。

2.相应的PIEACKx位必须被清除。

步骤四：如果满足步骤三中的两个条件，中断请求将被送到CPU并且相应的响应寄存器位被置1（PIEACKx=1）。PIEACKx位将保持不变，除非为了使本组中的其他中断向CPU发出申请而清除该位。

步骤五：CPU中断标志位被置位（CPUIFRx=1），表明产生一个CPU级的挂起中断。

步骤六：如果CPU中断被使能（CPUIERx=1，或DBGIERx=1），并且全局中断使能（INTM=0），CPU将处理中断INTx。

步骤七：CPU识别到中断并且自动保存相关的中断信息，清除使能寄存器（IER）位，设置INTM，清除EALLOW。CPU完成这些任务准备执行中断服务程序。

步骤八：CPU从PIE中获取相应的中断向量。

步骤九：对于复用中断，PIE模块用PIEIERx和PIEIFRx寄存器中的值确定响应中断的向量地址。有以下两种情况：

1.在步骤四中若有更高优先级的中断产生，并使能了PIEIERx寄存器，且PIEIFRx的相应位处于挂起状态，则首先响应优先级更高的中断。

2.如果在本组内没有挂起的中断被使能，PIE将响应组内优先级最高的中断，调转地址使用INTx.1。这种操作相当于处理器的TRAP或INT指令。

CPU进入中断服务程序后，将清除PIEIFRx.y位。需要说明的是，PIEIERx寄存器用来确定中断向量，在清除PIEIERx寄存器时必须注意。

CPU中断系统产生中断

时钟中断：是指在计算机CMOS中一个芯片晶片中（常被称为实时时钟）由电池供电，用于计时，而另一个芯片则根据实时时钟提供的时间定期向CPU引脚发送中断信号的中断。

时钟中断非常特殊而且在系统作用也非常重大。

1.他用做记时。这点显而易见。

2.现在流行的操作系统linux和windows他们都是多进程并发执行的，为什么多进程可以并发，这是由中断支持的。一个进程执行的脚本是代码，而我们知道我们在写代码过程中不会每隔多少行，或者说多少命令就写一个让出CPU语句将自己停止。既然这样，就是说进程不会自己让出CPU了（让出CPU我想除了中断其他方式用的都是有自己特殊目的的，比如异常，让他来支持多进程并发运行显然不实际，因为他将会执行的异常处理程序，确切说他可能连进程也不会切换），那么就得靠其它中断来阻止他继续运行，让CPU停下来从新调度所有进程，然后给人造成多进程并发运行的假象。

那么只有靠硬件的中断了，（为什么不是软件呢，刚说过了正在执行的进程没有中断自己，其它进程还在内存中，连CPU都没拿到，它如何能向CPU中断引脚发送中断信号）硬件中断都是有自己的特殊用途的，一般他们目的都是想让CPU执行它们的驱动程序给他们提供服务，绝大部分是。明显时钟中断没这个要求，我的中断服务程序里面一个应该涉及到计时，除此之外我不需要CPU给我实时时钟提供什么服务。而且如果你操作系统不需要，甚至连前面的计时都可以不用。现在时钟中断了当前运行的进程，然后它按理应该做的是恢复原来的现场，但如果我不恢复现场呢，做一次进程调度。这样就实现了多进程并发运行。

当然如果你在代码中每隔几行加上一次自己主动让出CPU的语句（不一定是中断），但这么做明显将进程调度的部分任务交给了程序，编写的程序将会很复杂，而且每个语句指定时间长短不一，很难做到时间很短或者很确定时间。

CPU执行中断时为什么要关中断?

中断响应的条件：

1、有中断源发出的中断请求。

2、中断总允许位EA=1,即CPU开中断。

3、申请中断的中断源的中断允许位为1,即中断没有被屏蔽。

4、无同级或更高级中断正在被服务。

5、当前的指令周期已经结束。

中断响应受到阻断的情况：

CPU正在执行一个同级或高级的终端服务程序。

当前的机器周期不是正在执行指令的最后一个周期。

正在执行的指令是中断返回指令。执行中断返回后，至少再执行一条其他指令才响应中断。

中断发生时cpu做什么

所谓中断，是指CPU在正常运行程序时，由于程序的预先安排或内外部事件，引起CPU中断正在运行的程序，而转到发生中断事件程序中。这些引起程序中断的事件称为中断源。

其实从物理学的角度看，中断是一种电信号，由硬件设备产生，并直接送入中断控制器（如 8259A）的输入引脚上，然后再由中断控制器向处理器发送相应的信号。处理器一经检测到该信号，便中断自己当前正在处理的工作，转而去处理中断。此后，处理器会通知 OS 已经产生中断。这样，OS 就可以对这个中断进行适当的处理。不同的设备对应的中断不同，而每个中断都通过一个唯一的数字标识，这些值通常被称为中断请求线。

cpu中断处理过程

　　一般中断处理的主要步骤分别是中断请求、中断判优、中断响应、中断处理和中断返回。 　　在微机系统中，对于外部中断，中断请求信号是由外部设备产生，并施加到CPU的NMI或INTR引脚上，CPU通过不断地检测NMI和INTR引脚信号来识 别是否有中断请求发生。对于内部中断，中断请求方式不需要外部施加信号激发，而是通过内部中断控制逻辑去调用。无论是外部中断还是内部中断，中断处理过程 都要经历以下步骤：　请求中断→响应中断→关闭中断→保留断点→中断源识别→保护现场→中断服务子程序→恢复现场→中断返回。 　　请求中断 　　当某一中断源需要CPU为其进行中断服务时，就输出中断请求信号，使中断控制系统的中断请求触发器置位，向CPU请求中断。系统要求中断请求信号一直保持到CPU对其进行中断响应为止。 　　中断响应 　　CPU对系统内部中断源提出的中断请求必须响应，而且自动取得中断服务子程序的入口地址，执行中断 服务子程序。对于外部中断，CPU在执行当前指令的最后一个时钟周期去查询INTR引脚，若查询到中断请求信号有效，同时在系统开中断（即IF=1）的情 况下，CPU向发出中断请求的外设回送一个低电平有效的中断应答信号，作为对中断请求INTR的应答，系统自动进入中断响应周期。 　　关闭中断 　　CPU响应中断后，输出中断响应信号，自动将状态标志寄存器FR或EFR的内容压入堆栈保护起来，然后将FR或EFR中的中断标志位IF与陷阱标志位TF清零，从而自动关闭外部硬件中断。因为CPU刚进入中断时要保护现场，主要涉及堆栈操作，此时不能再响应中断，否则将造成系统混乱。 　　保护断点 　　保护断点就是将CS和IP/EIP的当前内容压入堆栈保存，以便中断处理完毕后能返回被中断的原程序继续执行，这一过程也是由CPU自动完成。 　　中断源识别 　　当系统中有多个中断源时，一旦有中断请求，CPU必须确定是哪一个中断源提出的中断请求，并由中断控制器给出中断服务子程序的入口地址，装入CS与IP/EIP两个寄存器。CPU转入相应的中断服务子程序开始执行。 　　保护现场 　　主程序和中断服务子程序都要使用CPU内部寄存器等资源，为使中断处理程序不破坏主程序中寄存器的内容，应先将断点处各寄存器的内容压入堆栈保护起来，再进入的中断处理。现场保护是由用户使用PUSH指令来实现的。 　　中断服务 　　中断服务是执行中断的主体部分，不同的中断请求，有各自不同的中断服务内容，需要根据中断源所要完成的功能，事先编写相应的中断服务子程序存入内存，等待中断请求响应后调用执行。 　　恢复现场 　　当中断处理完毕后，用户通过POP指令将保存在堆栈中的各个寄存器的内容弹出，即恢复主程序断点处寄存器的原值。 　　中断返回 　　在中断服务子程序的最后要安排一条中断返回指令IRET，执行该指令，系统自动将堆栈内保存的 IP/EIP和CS值弹出，从而恢复主程序断点处的地址值，同时还自动恢复标志寄存器FR或EFR的内容，使CPU转到被中断的程序中继续执行。