异常中断处理

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单片机的中断与异常处理方法

单片机的中断与异常处理方法在单片机的工作过程中，中断和异常处理是非常重要的概念和方法。

它们能够有效地提高单片机的响应能力和灵活性，使其能够应对各种不同的工作需求和问题。

本文将介绍单片机中断的概念、中断的种类以及针对不同中断的处理方法，同时也会探讨单片机异常处理的原理和方法。

一、中断的概念和种类中断是指在一个程序执行的过程中，由于某种特殊的事件发生，导致程序的正常执行被打断，转而去执行一个与当前任务无关的子程序，完成该事件的相应处理。

中断可以分为外部中断和内部中断两种。

1. 外部中断外部中断是指当单片机外部引脚的电平或信号发生变化时，引发中断事件，使单片机停止当前任务的执行，去处理由该外部事件引发的中断服务程序（ISR）。

外部中断常用于与外部设备的交互，如按键输入、传感器检测等。

在编程中，我们可以通过设置中断触发条件和编写相应的中断服务程序来实现对外部中断的处理。

2. 内部中断内部中断是指当单片机内部某个特定的事件发生时，由硬件或软件触发中断请求，并且将控制权交给中断服务程序进行相应的处理。

内部中断的发生可以是由于某个特定条件的满足，如定时器溢出中断、串口接收中断等；也可以是由软件的运行结果触发，如除法溢出中断、地址错误中断等。

不同的内部中断需要通过编程实现相应的中断服务程序。

二、中断的处理方法中断处理是指在中断发生时，单片机通过中断向量表找到相应的中断服务程序，并对中断事件进行处理的过程。

下面将介绍两种常用的中断处理方法。

1. 优先级中断处理优先级中断处理是指对多个中断源按照优先级进行划分和处理的方法。

在单片机的中断系统中，每个中断源都被赋予了一个优先级，高优先级的中断可以打断当前正在执行的低优先级中断，从而增加了中断的响应速度和灵活性。

优先级中断处理需要在编程时设置中断的优先级，并根据不同的中断事件编写相应的中断服务程序。

2. 嵌套中断处理嵌套中断处理是指当一个中断正在执行的过程中，又发生了另一个中断时，将当前中断挂起，转而处理新发生的中断，并在处理完毕后返回原中断继续执行的方法。

中断异常处理流程

计算机体系结构中,异常或者中断是处理系统中突发事件的一种机制，几乎所有的处理器都提供这种机制。

异常主要是从处理器被动接受的角度出发的一种描述，指意外操作引起的异常。

而中断则带有向处理器主动申请的意味。

但这两种情况具有一定的共性，都是请求处理器打断正常的程序执行流程,进入特定程序的一种机制。

若无特别说明，对“异常”和“中断”都不作严格的区分。

本文结合经过实际验证的代码对ARM９中断处理流程进行分析，并设计出基于S3Ｃ２４1０芯片的外部中断处理程序。

1.异常中断响应和返回系统运行时，异常可能会随时发生。

当一个异常出现以后，ARM微处理器会执行以下几步操作：1) 将下一条指令的地址存入相应连接寄存器ＬR,以便程序在处理异常返回时能从正确的位置重新开始执行。

2）将ＣPSR复制到相应的SPＳR中。

3）根据异常类型,强制设置CPSR的运行模式位。

4) 强制PC从相关的异常向量地址取下一条指令执行，从而跳转到相应的异常处理程序处。

这些工作是由ＡRM内核完成的,不需要用户程序参与。

异常处理完毕之后，ARM微处理器会执行以下几步操作从异常返回：1）将连接寄存器ＬR的值减去相应的偏移量后送到PC中。

2)将SPSR复制回CPSR中。

3) 若在进入异常处理时设置了中断禁止位,要在此清除。

这些工作必须由用户在中断处理函数中实现。

为保证在ARＭ处理器发生异常时不至于处于未知状态，在应用程序的设计中,首先要进行异常处理。

采用的方式是在异常向量表中的特定位置放置一条跳转指令,跳转到异常处理程序。

当ARＭ处理器发生异常时,程序计数器ＰC会被强制设置为对应的异常向量,从而跳转到异常处理程序。

当异常处理完成以后,返回到主程序继续执行。

可以认为应用程序总是从复位异常处理程序开始执行的,因此复位异常处理程序不需要返回。

2.异常处理程序设计2．1 异常响应流程由于向量表的限制，只能有一条指令B完成3２MＢ范围内的跳转，并不能保证所有的异常处理函数都位于３２MB范围内。

什么是中断处理？

什么是中断处理？中断处理是计算机系统中一个重要的概念，它通过打破程序的正常执行顺序，暂停当前任务，响应一个外部事件或者异常情况，来处理这些事件或者异常。

中断处理的目的是提高系统的响应能力和整体的运行效率，使得系统能够及时响应发生的事件，并且保证计算机能够正常地处理各种异常情况。

中断处理的目的多种多样，可以是外部设备的输入输出、硬件错误、软件异常等。

在计算机系统中，中断可以分为硬件中断和软件中断。

硬件中断主要由外部设备的工作状态发生变化引起，比如键盘输入、鼠标操作等。

而软件中断则是由程序中的特殊指令或者软件异常引起的。

中断处理的流程一般包括中断响应、中断服务和中断返回三个主要步骤。

中断响应是指当系统接收到中断请求信号时，暂停当前任务，保存当前状态，切换到中断服务程序的执行。

中断服务则是对中断事件或异常进行相应的处理，可能需要读取或写入设备数据、进行错误处理等。

中断返回则是指将中断处理完毕后的计算机状态恢复到原来的状态，继续执行原来的任务。

中断处理的优点在于它能够及时地响应外部事件和异常情况，并且能够在不干扰其他任务的情况下进行处理。

中断处理使得计算机系统具有更高的灵活性和可靠性。

同时，中断处理也带来了一些挑战，比如中断优先级的管理、中断嵌套的处理等。

总结起来，中断处理是计算机系统中的一个重要概念，通过打破程序的正常执行顺序，响应外部事件和异常情况，来实现系统的高效运行和灵活性。

中断处理涉及到中断响应、中断服务和中断返回等多个步骤，并且需要管理中断的优先级和处理中断嵌套的情况。

中断处理在计算机系统中扮演着重要角色，对系统的性能和可靠性有着重要影响。

简述中断处理步骤

简述中断处理步骤中断是计算机系统中一种重要的事件响应机制，它可以打断正在执行的程序，转而执行相应的中断处理程序，以处理特定的事件或异常情况。

中断处理步骤是指在中断发生时，计算机系统进行的一系列操作和处理流程。

下面将对中断处理步骤进行简单的描述。

1. 中断的触发中断的触发是指中断事件的发生。

中断事件可以是来自硬件设备的信号（如键盘输入、鼠标点击、定时器溢出等），也可以是来自软件的请求（如系统调用、异常情况等）。

当中断事件发生时，计算机系统会立即暂停当前正在执行的程序，转而执行相应的中断处理程序。

2. 保存上下文在进行中断处理之前，计算机系统需要保存当前程序的上下文信息，以便在中断处理完成后能够恢复到中断前的状态。

上下文信息包括程序计数器、寄存器的值、堆栈指针等。

通过保存上下文，可以确保在中断处理完成后能够正确地返回到原来的程序继续执行。

3. 中断向量表中断向量表是一个存储中断处理程序入口地址的数据结构。

当中断事件发生时，计算机系统会根据中断类型或编号查找中断向量表，找到对应的中断处理程序入口地址，并跳转到该地址开始执行中断处理程序。

中断向量表可以通过硬件或软件方式进行配置和更新。

4. 中断处理程序中断处理程序是一段特殊的代码，用于处理中断事件。

中断处理程序的功能包括对中断事件的识别、处理和响应。

根据中断类型的不同，中断处理程序可能需要进行一系列的操作，如读取输入设备的数据、更新系统状态、发送输出数据等。

中断处理程序的编写需要考虑到效率和实时性的要求。

5. 中断优先级计算机系统中可能存在多个中断事件同时发生的情况，这就引出了中断优先级的概念。

中断优先级用于确定在多个中断事件发生时，系统应该先处理哪个中断。

通常，系统会根据中断类型、重要性和紧急程度等因素来确定中断的优先级顺序。

在处理多个中断时，需要根据中断优先级进行适当的调度和处理。

6. 中断处理完成当中断处理程序执行完毕后，计算机系统会根据保存的上下文信息恢复到中断前的状态，并继续执行被中断的程序。

操作系统的中断处理与异常处理机制

操作系统的中断处理与异常处理机制在计算机系统中，操作系统是一个管理和协调系统资源的软件，中断处理和异常处理是操作系统的核心功能之一。

中断处理和异常处理机制使得操作系统能够及时响应硬件设备或软件程序的请求，并采取相应的措施进行处理，保证系统的稳定性和可靠性。

本文将详细介绍操作系统的中断处理与异常处理机制。

一、中断处理机制中断是指在计算机系统运行过程中，某个硬件设备或者软件程序发出的一种请求，通过打断正常的程序执行流程，通知操作系统去处理该请求。

中断可以分为硬件中断和软件中断两类。

1. 硬件中断硬件中断是由硬件设备发生的一种中断事件，比如外设设备的输入输出操作，时钟中断等。

当硬件设备发生中断事件后，会向处理器发送一个中断信号，处理器暂停当前的执行任务，保存当前的上下文信息，并转入中断处理程序来处理中断事件。

中断处理程序会根据中断类型来执行相应的操作，比如读取输入设备的数据，将数据写入输出设备等。

处理完中断事件后，处理器会恢复之前被中断的任务继续执行。

2. 软件中断软件中断是由软件程序主动触发的一种中断事件，也称为系统调用。

软件中断通常由用户态程序调用系统库函数来完成，通过系统调用指令将自己的执行权限转交给操作系统，由操作系统代为执行相应的操作。

常见的软件中断包括文件读写操作、进程创建与销毁等系统调用。

中断处理机制的优点在于能够及时响应外部设备和软件程序的请求，提高了系统的实时性和处理能力。

同时，使用中断处理机制可以实现很多复杂的功能，比如多任务处理、设备驱动程序等。

二、异常处理机制异常是指在程序执行过程中出现的一种非正常情况，例如非法指令、除数为零等。

异常处理机制能够捕捉这些异常事件并进行相应的处理。

异常处理机制主要分为硬件异常和软件异常两类。

1. 硬件异常硬件异常指的是由硬件设备产生的异常事件，如页错误、越界访问等。

当硬件设备检测到异常事件后，会向处理器发送一个异常信号，处理器会中断当前任务的执行，并把当前的上下文信息保存起来，然后转入异常处理程序去处理异常事件。

简述异常与中断处理的一般流程

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操作系统中的中断与异常处理机制

操作系统中的中断与异常处理机制在计算机系统中，操作系统起着至关重要的作用，它负责管理和控制计算机的资源，并提供给用户一个友好和高效的界面。

而在操作系统中，中断与异常处理机制是其中的重要组成部分。

一、什么是中断与异常处理机制中断与异常处理机制是操作系统用来响应特定事件或异常情况的方式。

当计算机系统发生某些事件，例如硬件故障、外部设备的请求等，操作系统会立即停止正在执行的任务，转而处理该事件。

在这种情况下，中断与异常处理机制起到了极为重要的作用。

二、中断与异常的区别尽管中断和异常都能够引发操作系统的响应，但两者之间存在一些区别。

1. 中断：中断是由外部设备发起的，例如键盘输入、鼠标点击等。

当外部设备需要与操作系统进行交互时，它会发出中断信号，这时操作系统会中断当前任务的执行，转而响应中断事件。

中断是一种在程序执行时突然发生的外部事件，需要处理器立即中断正在执行的任务并执行相应的中断处理程序。

2. 异常：异常是由程序内部产生的事件，也称为软中断。

当程序运行过程中出现错误、非法操作或者某些特殊事件时，会触发异常。

操作系统会根据异常的类型和优先级来处理该异常，进而采取相应的行动，例如打印错误信息、终止程序执行，或者进行异常处理。

三、中断与异常的处理流程中断与异常处理机制的处理流程如下：1. 中断发生：当外部设备产生中断信号时，处理器会暂停当前任务的执行，并将控制权交给操作系统。

2. 中断处理程序：操作系统会根据中断类型调用对应的中断处理程序。

中断处理程序会执行与中断相关的操作，例如获取键盘输入、响应鼠标事件等。

3. 中断处理完成：中断处理程序执行完毕后，操作系统会将控制权重新交还给之前的任务，使其继续执行。

4. 异常发生：在程序执行过程中，如果出现错误、非法操作或其他特殊事件，会触发异常。

5. 异常处理程序：操作系统会根据异常类型和优先级调用相应的异常处理程序。

异常处理程序会处理异常情况，例如打印错误信息、修复错误、终止程序执行等。

锅炉运行用电中断异常现象和处理措施

锅炉运行用电中断异常现象和处理措施
一、用电中断异常现象
1、电动机跳闸，指示灯闪亮，事故报警器报警；
2、热工仪表失电，指示失常；
3、电压表、电流表指示回零；
4、锅炉汽温、汽压、水位均急剧下降。

二、用电中断异常处理措施
1、立即将电动机开关切向停止位置，按停炉处理；
2、如全厂动力电源失去时，立即停止给煤，停炉压火，关闭主汽门、给水门，开启省煤器再循环门，关闭连排门，尽量保持水位；
3、若给水泵有电源时，保持锅炉正常供水；
4、若锅炉操作盘电源失去时，须有专人就地监视水位，保持锅炉正常供水；
5、电源恢复后值长统一指挥，依次启动电机，防止同时启动；
6、如电源失电时间较长，汽包水位计看不见水位时，必须先叫水，叫出水则可上水，叫不出水时严禁上水，放出全部床料待锅炉完全冷却后方可向锅炉进水。

TCP连接中的异常断开情况处理

TCP连接中的异常断开情况处理在TCP连接中，由于网络问题或其他原因，可能会出现异常断开的情况，这会导致连接中断，影响通信的正常进行。

处理这种情况需要做到及时发现异常，迅速处理并恢复连接，以确保通信的可靠性和稳定性。

一、异常断开的原因分析异常断开的原因可能有很多，以下是一些常见的情况：1.网络故障：网络中断、连接超时等问题可能导致TCP连接异常断开。

2.资源限制：服务器端资源不足、负载过高等因素可能导致TCP连接无法正常建立或断开。

3.客户端或服务器故障：客户端或服务器端出现故障，导致连接异常断开。

4.防火墙或网络策略：网络设备中的防火墙或其他网络策略可能会阻止TCP连接，导致异常断开。

5.安全机制：安全机制可能会主动关闭TCP连接，例如SSL/TLS中的证书过期、校验失败等。

二、异常断开的处理策略针对不同的异常断开原因，可采取的处理策略如下：1.监控网络状态：通过网络监控工具及时发现网络故障，包括网络中断、延迟过高等情况，及时进行故障排查和处理。

2.心跳机制：在TCP连接中引入心跳机制，定时发送心跳消息，保持连接的存活状态。

如果长时间未收到心跳回复，即可判断为连接异常断开，并进行恢复操作。

3.连接超时设置：在客户端和服务器端设置适当的连接超时时间，避免连接时间过长而导致的异常断开。

超时后立即关闭连接并进行重试操作。

4.重连机制：在连接异常断开后，客户端可以尝试重新建立连接，重新进行握手等操作。

可以设定重连的次数和间隔，以避免频繁连接导致的资源浪费。

5.断线重传：当连接异常断开后，可根据TCP的重传机制进行数据的重传，确保数据的可靠传输。

在重传过程中，需要注意重传次数和超时时间的合理设置，避免资源浪费和延迟过高。

6.异常处理机制：应用层可以采用异常处理机制，捕获TCP连接异常断开的异常，并进行相应的处理操作。

例如，记录日志、通知管理员等。

7.安全策略优化：如使用SSL/TLS协议进行加密通信时，定期更新证书、配置合适的校验策略，避免连接因证书过期或校验失败而异常断开。

操作系统学习（十三）、中断和异常

操作系统学习（⼗三）、中断和异常⼀、中断和异常中断何和异常是指明系统、处理器或当前执⾏程序(或任务)的某处出现⼀个事件，该事件需要处理器进⾏处理。

通常，这种事情会导致执⾏控制器被强迫从当前运⾏程序转移到被称为终端处理程序或异常处理程序的特殊软件函数或任务中。

处理器响应中断或异常所采取的⾏动称为中断/异常服务(处理)。

通常中断发⽣在程序执⾏的随机时刻，以响应硬件发出的信号。

系统硬件使⽤中断来处理外部事件，例如要求为外部设备提供服务。

当然，软件也能通过执⾏ INT n 指令产⽣中断。

异常发⽣在处理器执⾏⼀条指令时，检测到⼀个出错条件时发⽣，例如被0除出错条件。

处理器可以检测到各种出错条件，包括违反保护机制。

页错误以及机器内部错误。

对应⽤程序来说，80x86的中断和异常处理机制可以透明地处理发⽣的异常和中断事件。

当收到⼀个中断或检测到⼀个异常时，处理器会⾃动把当前正在正在执⾏的程序或任务挂起，并开始运⾏中断或异常处理程序。

当处理程序执⾏完毕，处理器就会恢复并继续执⾏被中断的程序或任务。

被中断程序的恢复过程并不会失去程序执⾏的连贯性，除⾮从异常中恢复是不可能的或者中断异常导致当前运⾏程序被终⽌。

⼆、异常和中断向量为了有助于处理异常和中断，每个需要被处理器进⾏特殊处理的处理器定义的异常和中断条件都被赋予了⼀个标识号，称为向量。

处理器把赋予异常或中断的向量⽤作中断描述符表IDT中的⼀个索引号，来定位⼀个异常或中断的处理程序⼊⼝点位置。

允许的向量号范围是0到255.其中0到31保留⽤作80x86处理器定义的异常和中断，不过⽬前该范围内的向量号并⾮每个都已定义了功能，未定义功能的向量号将留在以后使⽤。

范围在32到255的向量号⽤于⽤户定义的中断。

这些中断通常⽤于外部I/O设备，使得这些设备可以通过外部硬件中断机制向处理器发送中断。

三、中断源和异常源(⼀)、中断源处理器从两种地⽅接收终端:外部(硬件产⽣)的中断。

微处理器9CortexM3异常(中断)处理

Cortex-M3的异常（中断）处理
优先级分组
为了对具有大量中断的系统加强优先级控制，NVIC
支持优先级分组机制。您可以使用应用中断和复位控制寄存器中的PRIGROUP区来将每个PRI_N中的值分为占先优
先级区和次优先级区。我们将占先优先级称为组优先级。如果有多个挂起异常共用相同的组优先级，则需使用次优先级区来决定同组中的异常的优先级，这就是同组内的次优先级。组优先级和次优先级的结合就是通常所说的优先级。如果两个挂起异常具有相同的组优先级，则挂起异常的编号越低优先级越高。这与优先级机制是一致的。
Cortex-M3的异常（中断）处理
优先级分组
中断优先级区（PRI_N[7：0]）
占先区
次优先区
PRI_N 7 6 5 4 3 2 1 0
注意：修改PRIGROUP区的值可改变占先区和次优先区的位数。
1. 占先优先级又称为组优先级
2. 如果两个挂起异常具有相同的组优先级，则挂起异常的编号越低优先级越高。
Cortex-M3的异常（中断）处理
优先级分组
PRIGROU P[2:0]
二进制点的位置
中断优先级区，PRI_N[7:0]
占先区次优先占先优先级
级区
的数目
次优先级的数目
b000
bxxxxxxx.y [7:1] [0]
128
2
b001
bxxxxxx.yy [7:2] [1:0] 64
4
b010
Cortex-M3的异常（中断）处理
返回
异常基于优先级的动作
在没有挂起异常或没有比被压栈的ISR优先级更高的挂起异常时，处理器执行出栈操作，并返回到被压栈的ISR或线程模式。

异常及中断处理

一．ARM异常中断处理概述1、中断的概念中断是一个过程，是CPU在执行当前程序的过程中因硬件或软件的原因插入了另一段程序运行的过程。

因硬件原因引起的中断过程的出现是不可预测的，即随机的，而软中断是事先安排的。

2、中断源的概念我们把可以引起中断的信号源称之为中断源。

3、中断优先级的概念ARM处理器中有7种类型的异常，按优先级从高到低的排列如下：复位异常（Reset）、数据异常（Data Abort）、快速中断异常（FIQ）、外部中断异常（IRQ）、预取异常（Prefetch Abort）、软件中断(SWI)和未定义指令异常（Undefined instruction）二．ARM体系异常种类下面是ARM的7种异常当异常发生时，处理器会把PC设置为一个特定的存储器地址。

这一地址放在被称为向量表（vector table）的特定地址范围内。

向量表的入口是一些跳转指令，跳转到专门处理某个异常或中断的子程序。

当异常产生时, ARM core:拷贝CPSR 到SPSR_<mode>设置适当的CPSR 位：改变处理器状态进入ARM 状态改变处理器模式进入相应的异常模式设置中断禁止位禁止相应中断(如果需要)保存返回地址到LR_<mode>设置PC 为相应的异常向量返回时, 异常处理需要:从SPSR_<mode>恢复CPSR从LR_<mode>恢复PCNote:这些操作只能在ARM 态执行.当异常发生时，分组寄存器r14和SPSR用于保存处理器状态，操作伪指令如下。

R14_<exception_mode> = return linkSPSR_<exception_mode> = CPSRCPSR[4∶0] = exception mode numberCPSR[5] = 0 /*进入ARM状态*/If <exception_mode> = = reset or FIQ thenCPSR[6] = 1 /*屏蔽快速中断FIQ*/CPSR[7] = 1 /*屏蔽外部中断IRQ*/PC = exception vector address异常返回时，SPSR内容恢复到CPSR，连接寄存器r14的内容恢复到程序计数器PC。

中断异常处理流程

计算机体系结构中，异常或者中断是处理系统中突发事件的一种机制，几乎所有的处理器都提供这种机制。

异常主要是从处理器被动接受的角度出发的一种描述，指意外操作引起的异常。

而中断则带有向处理器主动申请的意味。

但这两种情况具有一定的共性，都是请求处理器打断正常的程序执行流程，进入特定程序的一种机制。

若无特别说明，对“异常”和“中断”都不作严格的区分。

本文结合经过实际验证的代码对ARM9中断处理流程进行分析，并设计出基于S3C2410芯片的外部中断处理程序。

1.异常中断响应和返回系统运行时，异常可能会随时发生。

当一个异常出现以后，ARM微处理器会执行以下几步操作：1) 将下一条指令的地址存入相应连接寄存器LR，以便程序在处理异常返回时能从正确的位置重新开始执行。

2) 将CPSR复制到相应的SPSR中。

3) 根据异常类型，强制设置CPSR的运行模式位。

4) 强制PC从相关的异常向量地址取下一条指令执行，从而跳转到相应的异常处理程序处。

这些工作是由ARM 内核完成的,不需要用户程序参与。

异常处理完毕之后，ARM 微处理器会执行以下几步操作从异常返回：1) 将连接寄存器LR的值减去相应的偏移量后送到PC中。

2) 将SPSR复制回CPSR中。

3) 若在进入异常处理时设置了中断禁止位，要在此清除。

这些工作必须由用户在中断处理函数中实现。

为保证在ARM处理器发生异常时不至于处于未知状态，在应用程序的设计中，首先要进行异常处理。

采用的方式是在异常向量表中的特定位置放置一条跳转指令，跳转到异常处理程序。

当ARM处理器发生异常时，程序计数器PC会被强制设置为对应的异常向量，从而跳转到异常处理程序。

当异常处理完成以后，返回到主程序继续执行。

可以认为应用程序总是从复位异常处理程序开始执行的，因此复位异常处理程序不需要返回。

2.异常处理程序设计2.1 异常响应流程由于向量表的限制，只能有一条指令B完成32MBX围内的跳转，并不能保证所有的异常处理函数都位于32MBX围内。

(MIPS体系结构剖析,编程与实践)第4章 MIPS 异常和中断处理文库

(MIPS体系结构剖析,编程与实践)第4章 MIPS 异常和中断处理文库.txt小时候觉得父亲不简单，后来觉得自己不简单，再后来觉得自己孩子不简单。

越是想知道自己是不是忘记的时候，反而记得越清楚。

第四章 MIPS 异常和中断处理MIPS 异常和中断处理(Exception and Interrupt handling)任何一个CPU都要提供一个详细的异常和中断处理机制。

一个软件系统，如操作系统，就是一个时序逻辑系统，通过时钟，外部事件来驱动整个预先定义好的逻辑行为。

这也是为什么当写一个操作系统时如何定义时间的计算是非常重要的原因。

大家都非常清楚UNIX提供了一整套系统调用(System Call)。

系统调用其实就是一段EXCEPTION处理程序。

我们可能要问：为什么CPU要提供Excpetion 和 Interrupt Handling呢？*处理illegal behavior, 例如，TLB Fault, or, we say, the Page fault; Cache Error;* Provide an approach for accessing priviledged resources, for example, CP0 registers. As we know, for user level tasks/processes, they are runningwith the User Mode priviledge and are prohibilited to directly control CPO. CPU need provide a mechanism for them to trap to kernel mode and then safely manipulate resources that are only availablewhen CPU runs in kernel mode.* Provide handling for external/internal interrupts. For instance, the timer interrupts and watch dog exceptions. Those two interrupt/exceptions are very important for an embedded system applicances.Now let's get back to how MIPS supports its exception and interrupt handling.For simplicty, all information below will be based on R7K CPU, which is derived from the R4k family.* The first thing for understanding MIPS exception handling is: MIPS adopts **Precise Exceptions** mechanisms. What that means? Here is the explaination from the book of "See MIPS Run": "In a precise-exception CPU, on any exception we get pointed at one instruction(the exception victim). All instructions preceding the exception victim in executionsequence are complete; any work done on the victim and on any subsequent instructions (BNN NOTE: pipeline effects) has no side effects that the software need worry about. The software that handles exceptions can ignore all the timing effects of the CPU's implementations"上面的意思其实很简单：在发生EXCEPTION之前的一切计算行为会**FINISH**。

arm处理器异常中断响应过程

arm处理器异常中断响应过程ARM处理器是一种广泛应用于移动设备、嵌入式系统和服务器等领域的处理器架构。

在运行过程中，处理器可能会遇到各种异常情况，如访问非法内存、除零错误等。

当这些异常发生时，ARM处理器需要做出相应的中断响应，以保证系统的稳定性和安全性。

ARM处理器异常中断响应的过程可以分为异常触发、异常处理和恢复执行三个阶段。

首先是异常触发阶段。

当处理器在执行指令时，发生了某种异常情况，例如访问了非法的内存地址，处理器会立即检测到异常，并将当前指令的状态保存起来。

同时，处理器会根据异常类型，确定异常向量的地址，将控制转移到异常向量所指向的地址处。

接下来是异常处理阶段。

当处理器进入异常向量所指向的地址时，会执行相应的异常处理程序。

这个程序通常是由操作系统或应用程序提供的，用于处理不同类型的异常。

在异常处理程序中，可以进行一系列的操作，例如保存现场、记录异常信息、处理异常原因等。

处理程序还可以根据需要选择继续执行或终止当前指令。

最后是恢复执行阶段。

在异常处理程序执行完毕后，处理器会根据异常返回地址，将控制权返回到引发异常的指令处，继续执行后续指令。

在返回之前，处理器可能会进行一些必要的恢复操作，如恢复现场、清除异常状态等。

这样，系统就可以继续正常运行，不受异常的影响。

需要注意的是，ARM处理器还提供了一些特殊的异常处理方式，如中断（Interrupt）和陷阱（Trap）。

中断是外部设备触发的异常，用于异步事件的处理，例如外部设备的输入输出请求。

陷阱是由程序主动触发的异常，用于实现系统调用和调试功能。

这些异常的触发和处理方式与一般异常略有不同，但整体的处理过程仍然符合前述的异常中断响应流程。

在ARM处理器中，异常中断响应是保证系统正常运行和异常处理的关键环节。

通过合理的异常处理程序和恢复机制，可以有效地应对各种异常情况，提高系统的可靠性和稳定性。

同时，开发人员也需要根据具体应用场景和需求，灵活地配置和调整异常处理方式，以满足不同的需求。

中断机制和中断描述符表、中断和异常的处理

中断机制和中断描述符表、中断和异常的处理注：本分类下⽂章⼤多整理⾃《深⼊分析linux内核源代码》⼀书，另有参考其他⼀些资料如《linux内核完全剖析》、《linux c 编程⼀站式学习》等，只是为了更好地理清系统编程和⽹络编程中的⼀些概念性问题，并没有深⼊地阅读分析源码，我也是草草翻过这本书，请有兴趣的朋友⾃⼰参考相关资料。

此书出版较早，分析的版本为2.4.16，故出现的⼀些概念可能跟最新版本内核不同。

此书已经开源，阅读地址1、中断向量Intel x86 系列微机共⽀持256 种向量中断，为使处理器较容易地识别每种中断源，将它们从0～255 编号，即赋予⼀个中断类型码 n，Intel 把这个8 位的⽆符号整数叫做⼀个向量，因此，也叫中断向量。

所有256 种中断可分为两⼤类：异常和中断。

异常⼜分为故障（Fault）、陷阱（Trap）和夭折（Abort），它们的共同特点是既不使⽤中断控制器，⼜不能被屏蔽。

中断⼜分为外部可屏蔽中断（INTR）和外部⾮屏蔽中断（NMI），所有I/O 设备产⽣的中断请求（IRQ）均引起屏蔽中断，⽽紧急的事件（如硬件故障）引起的故障产⽣⾮屏蔽中断。

⾮屏蔽中断的向量和异常的向量是固定的，⽽屏蔽中断的向量可以通过对中断控制器的编程来改变。

Linux 对256 个向量的分配如下。

• 从0~31 的向量对应于异常和⾮屏蔽中断。

• 从32~47 的向量（即由I/O 设备引起的中断）分配给屏蔽中断。

• 剩余的从48~255 的向量⽤来标识软中断。

Linux 只⽤了其中的⼀个（即128 或0x80向量）⽤来实现系统调⽤。

当⽤户态下的进程执⾏⼀条int 0x80 汇编指令时，CPU 就切换到内核态，并开始执⾏system_call() 内核函数。

2、外设可屏蔽中断、异常及⾮屏蔽中断Intel x86 通过两⽚中断控制器8259A 来响应15 个外中断源，每个8259A 可管理8 个中断源。

操作系统的中断处理与异常机制

操作系统的中断处理与异常机制在计算机系统中，操作系统起着至关重要的作用，它负责管理和控制计算机硬件资源，提供用户与计算机的交互界面。

而操作系统的中断处理与异常机制是其核心功能之一。

本文将探讨操作系统中断处理与异常机制的原理和作用。

一、中断处理机制中断是操作系统与外部设备进行通信的一种方式，它可以打断正在运行的程序，使操作系统能够及时响应外部设备的请求。

中断的触发通常由硬件设备或软件指令发起。

1. 中断分类中断可以分为硬件中断和软件中断两种。

硬件中断是由外部设备引起的，并且是在计算机系统的内核态中操作。

常见的硬件中断包括时钟中断、键盘中断、磁盘中断等。

时钟中断用于实现操作系统的时间片轮转调度算法，键盘中断用于读取用户的输入，磁盘中断用于处理磁盘读写操作等。

软件中断是由系统调用指令或异常指令发起的，常用于用户程序与操作系统之间的通信。

用户程序可以通过软件中断请求操作系统提供的服务，如文件读写、进程创建等。

2. 中断处理步骤中断处理包括以下步骤：（1）中断请求发生：硬件设备或软件指令触发中断请求。

（2）中断服务例程保存现场：当前正在执行的指令和寄存器状态等被保存起来，以便在中断处理完毕后能够回到原来的执行点。

（3）中断服务例程执行：操作系统根据中断类型执行相应的中断服务例程。

（4）中断处理完毕：中断服务例程执行完毕，操作系统恢复原来的程序继续执行。

二、异常机制异常是计算机程序在执行过程中发生的一些异常情况，例如除零错误、越界访问等。

操作系统通过异常机制来处理这些异常情况，并采取相应的措施，以保证系统的稳定性和安全性。

1. 异常分类异常可以分为故障、陷阱和中断三种类型。

故障是指在程序执行过程中发生的错误，例如除零错误、页错误等。

故障可以由硬件或软件引起，当故障发生时，操作系统会采取一系列的错误处理措施，如终止异常程序的执行或者分配新的资源等。

陷阱是一种有意为之的异常情况，可用于实现系统调用和用户程序与操作系统之间的交互。

三、中断和异常

三、中断和异常1.中断同步中断:由当前CPU执⾏完⼀条指令之后产⽣，intel处理器⼿册也将同步中断称为异常。

异步中断:由其他硬件设备依照CPU时钟信号随机产⽣，intel处理器⼿册将异步中断称为中断。

中断处理需要满⾜的约束: 1.中断处理必须尽可能的快和短，关键紧急和跟硬件相关的操作内核应⽴即执⾏，其余推迟的部分由内核稍后执⾏。

2.中断处理程序必须能够嵌套执⾏(针对不同类型的中断)。

3.内核代码的临界区中应该禁⽌中断。

但是必须尽可能的限制这样的临界区，否则会⼤⼤降低内核的运⾏效率。

2.中断和异常 Intel⽂档对中断和异常的分类: 中断: 可屏蔽中断(IRQ)、⾮屏蔽中断　异常: 处理器探测异常:当CPU执⾏指令时探测到的⼀个反常条件所产⽣的异常，可以进⼀步分为三组，取决于产⽣异常时eip寄存器的值。

故障，陷阱，异常中⽌，编程异常3.IRQ和中断每个能发出中断请求的硬件设备控制器都有⼀条名为IRQ的输出线。

所有的IRQ线都与⼀个名为可编程中断控制器(PIC)的硬件电路的输⼊引脚相连。

IRQ线从0开始顺序编号。

可以有选择的禁⽌每条IRQ线，通过对PIC编程禁⽌和激活IRQ。

禁⽌的中断是丢失不了的，⼀旦中断被激活，PIC会将之前的中断信号发送到CPU，这样中断处理程序可以逐次地处理同⼀类型的IRQ。

⾼级可编程中断控制器: I/O⾼级可编程控制器(APIC),每个CPU都有⼀个本地APIC，每个APIC都有32位寄存器，所有本地APIC都连接到⼀个外部I/O APIC，形成⼀个多APIC的系统。

I/O APIC的组成:⼀组24条IRQ线、⼀张24项的中断重定向表。

中断优先级不与引脚号相关联，中断重定向表中的每⼀项都可以被单独编程以指明中断向量和优先级、⽬标处理器和选择处理器的⽅式。

来⾃外部硬件设备的中断请求以两种⽅式在可⽤CPU之间分发: 静态分发: IRQ信号传递给重定向表相应项中所列出的本地APIC。

中断处理程序是什么？

中断处理程序是什么？中断处理程序是计算机系统中的一个重要概念，它是指当计算机运行过程中发生中断事件时，系统自动暂停当前任务，转而执行特定的中断处理程序。

中断处理程序在计算机系统中发挥着至关重要的作用，下面将从几个方面展开介绍中断处理程序的定义、功能、分类以及实现原理。

一、中断处理程序的定义中断处理程序是指在计算机运行过程中，当硬件或软件出现中断事件时，作为响应机制的一部分，系统保存当前状态，转而执行特定的处理程序，以处理中断事件。

这个中断处理程序也可以称为中断服务程序或中断子程序。

二、中断处理程序的功能1. 响应中断事件：中断处理程序的首要功能是响应中断事件，即在中断事件发生时及时作出相应的处理，以保证系统的稳定运行。

2. 保存当前状态：中断处理程序在执行之前，需要保存当前任务的状态，包括程序计数器、寄存器和栈等关键信息，以便在处理完中断后恢复原来的任务。

3. 处理中断请求：中断处理程序根据中断事件的类型，执行相应的处理逻辑，如读取外部设备的数据，更新内部数据结构等。

4. 返回原任务：中断处理程序在完成相应的处理逻辑后，需要将控制权还给原任务，并将之前保存的状态恢复，使原任务能够继续执行。

三、中断处理程序的分类1. 硬件中断处理程序：硬件中断处理程序是由计算机硬件设备产生的中断事件所触发的处理程序。

常见的硬件中断包括时钟中断、外部设备中断等。

2. 软件中断处理程序：软件中断处理程序是由计算机软件产生的中断事件所触发的处理程序。

常见的软件中断包括系统调用、异常等。

3. 异常中断处理程序：异常中断处理程序是在计算机运行过程中遇到非预期的事件时触发的处理程序。

常见的异常包括除零异常、越界异常等。

四、中断处理程序的实现原理1. 中断向量表：计算机系统通过中断向量表来实现中断处理程序的调用。

中断向量表是一个存储中断处理程序入口地址的表格，每个中断事件对应一个唯一的入口地址。

2. 中断向量表的初始化：系统在启动时，需要初始化中断向量表，将每种中断事件与相应的处理程序绑定。

中断处理函数与异常处理函数的关系

中断处理函数与异常处理函数的关系一、引言在计算机系统中，中断和异常是两种常见的事件，它们在系统运行过程中起着重要的作用。

中断是指外部设备发送的信号，请求CPU进行处理；异常是指程序运行过程中发生的错误或意外情况。

在处理中断和异常时，计算机系统会调用相应的中断处理函数和异常处理函数来进行处理。

本文将探讨中断处理函数与异常处理函数的关系，并分析它们在系统运行中的作用和联系。

二、中断处理函数的概念和作用1.中断的概念中断是指由外部设备发送的信号，请求CPU进行处理的事件。

在计算机系统中，中断可以分为硬件中断和软件中断两种类型。

硬件中断由外部设备产生，软件中断由CPU指令产生。

2.中断处理函数的作用中断处理函数是系统预先定义的处理中断事件的函数，当系统接收到中断信号时，会调用相应的中断处理函数来处理中断。

中断处理函数的作用是保存当前运行环境的状态，处理中断事件，并在处理完毕后恢复之前的运行环境。

三、异常处理函数的概念和作用1.异常的概念异常是指程序运行过程中发生的错误或意外情况，例如除零操作、访问非法内存等。

异常的发生会导致程序无法继续执行，需要系统进行相应的处理。

2.异常处理函数的作用异常处理函数是系统预先定义的处理异常事件的函数，当程序发生异常时，系统会调用相应的异常处理函数来进行处理。

异常处理函数的作用是终止当前程序的执行，处理异常情况，并采取相应的措施来保护系统的稳定运行。

四、中断处理函数与异常处理函数的关系1.联系中断处理函数和异常处理函数都是系统预先定义的用于处理特定事件的函数，它们都起着保护系统稳定运行的作用。

在系统接收到中断信号或程序发生异常时，都会调用相应的处理函数来进行处理。

2.区别虽然中断处理函数和异常处理函数都是用于处理特定事件的函数，但它们的处理对象和触发条件有所不同。

中断处理函数处理的是外部设备发送的中断信号，而异常处理函数处理的是程序运行过程中发生的错误或意外情况。

五、中断处理函数与异常处理函数的设计原则1.灵活性中断处理函数和异常处理函数应该具有一定的灵活性，在设计时需要考虑到系统的实际情况和需求，确保它们能够适应不同的中断或异常情况。