中断请求与响应
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3 中断的类型
中断
内部中断 外部中断
软件中断
异常
故障（Fault） 陷 井 （Trap） 终止（Abort ）
可屏蔽中断INTR
不可屏蔽中断NMI
第八章 8.3 中断请求与响应
3 中断的类型
内部中断：来自于CPU内部的指令中断请求，分为软件中断和异常。
外部中断：中断请求来自CPU外部，又分为可屏蔽和不可屏蔽中断。 不可屏蔽中断NMI：由系统内部硬件引发的中断，优先级高于外部硬 件中断，且不受中断允许标志位的影响，所以是不可屏蔽中断。 可屏蔽中断：由外设通过中断请求线向处理器申请而产生的中断，处 理器可以用指令来屏蔽（禁止），即不响应它的中断请求。
中断号：是系统分配给每个中断源的代号，以便识别和处理。 中断号在中断处理过程中起到很重要的作用。
中断号的获取：CPU对系统中不同类型的中断源，获取它们的中断号 的方法是不同的。
第八章 8.3 中断请求与响应
4 中断系统的基本功能——中断控制
中断触发方式：是指外设以什么逻辑信号去申请中断，即边沿触发和电 平触发两种方式。
• 处理器内部也有一个中断允许触 发器，只有当其为“1”（即开中 断），CPU才能响应外部中断。
第八章 8.3 中断请求与响应
4 中断系统的基本功能——中断优先级
中断优先级：是指CPU响应和处理中断请求的先后次序
为了兼顾中断响应的时效与配置的灵活，通常采用两套机制结合组成 中断优先序管理体系：
• 硬件响应优先序：未被屏蔽的几个中断源同时提出申请时， CPU选择服务对象的顺序由硬件电路实现，用户不能修改。
第八章 8.3 中断请求与响应
4 中断系统的基本功能
中断请求信号 保持与清除
中断源识别
中断控制
中断优先级 中断的处理
第八章 8.3 中断请求与响应
4 中断系统的基本功能
中断请求信号保持与清除
1号中断 1号中断等待指示灯
同步清零信号
与中断屏蔽位与
第八章 8.3 中断请求与响应
4 中断系统的基本功能——中断源识别
计算机组成原理
第八章 输入/输出系统 8. 3 中断请求与响应
第八章 8.3 中断请求与响应
1 中断的基本概念
中断：是指CPU在正常运行程序时，由于内部/外部事 件（或由程序）引起CPU中断正在运行的程序，而转到 为中断事件服务的程序中去，服务完毕，再返回执行原 程序的这一过程。
中断的特征：具有随机性。
• 但级别相同或级别低的中断源不能打断级别高的中 断服务，这就是所谓的中断嵌套。
• 可屏蔽中断可以进行中断嵌套。NMI不可以进行中 断嵌套。
第八章 8.3 中断请求与响应
4 中断系统的基本功能——中断控制
• 处理器用指令来控制中断屏蔽触 发器的状态，从而控制是否接受 某个特殊外设的中断请求。
中断屏蔽
第八章 8.3 中断请求与响应
4 中断系统的基本功能——中断的处理
单级中断处理的流程
主程序指令
是否有中
Y
Βιβλιοθήκη Baidu
断请求
N
主程序指令
关中断及 中断响应 中断识别 保护现场 中断服务 恢复现场 开中断 中断返回
中断处理
第八章 8.3 中断请求与响应
4 中断系统的基本功能——中断的处理
多级中断处理的流程
中断请求
• 软件服务优先序：在各中断服务程序开头，用软件设置自己 的中断屏蔽字，以此改变实际服务顺序。
第八章 8.3 中断请求与响应
4 中断系统的基本功能——中断的处理
中断响应周期
• 当CPU收到外设的中断请求后，如果 当前一条指令已执行完，且允许中断， CPU进入中断响应周期，发出中断应 答信号完成一个中断响应周期。
• 循环轮流排队：不分级别高低，CPU轮流响应各个中断源的中断请求。
第八章 8.3 中断请求与响应
4 中断系统的基本功能——中断控制
中断嵌套
• 当CPU正在处理某个中断时，会出现优先级更高的 中断源申请中断；为了使更紧急的、级别更高的中 断源及时得到服务，需要暂时打断（挂起）当前正 在执行的中断服务程序，去处理级别更高的中断请 求，处理完成后再返回被打断了的中断服务程序继 续执行。
中断 响应 周期
主程序 硬件排队 保护原屏蔽字 保护现场 设置新的屏蔽字 开中断
中断服务处理程序 关中断
恢复现场和屏蔽字 返回
其它中断请求
第八章 8.3 中断请求与响应
谢谢!
第八章 8.3 中断请求与响应
2 中断的作用
查询
查询
CPU 程序直接控制
CPU 程序中断控制
为设备服务
主程序 启动指令
主程序 中断服务程序
主程序
实现主机与外设之间的并行工作 故障处理：中断系统能使计算机在运行过程中出现故障的时候， 调用相应的中断服务程序处理故障。
实时处理
第八章 8.3 中断请求与响应
中断排队方式：当系统有多个中断源时，就可能出现同时有几个中断源 都申请中断，而处理器在一个时刻只能响应并处理一个中断请求；为此， 要进行中断排队。处理器按“优先级高的先服务”的原则提供服务。
• 按优先级排队：根据任务的轻重缓急，给每个中断源指定CPU响应的 优先级，任务紧急的先响应，可以暂缓的后响应。
中断响应
• 读取中断源的中断号，完成中断申请 与中断响应的握手过程。
第八章 8.3 中断请求与响应
4 中断系统的基本功能——中断的处理
标志位的处理与断点保存
处理器获得外部中断源的中断号后，保存 断点（返回地址），关闭中断，保护现场。
向中断服务程序转移并执行中断服务程序
中断处理
返回断点
中断服务程序执行完毕后，恢复断点和现场， 要返回主程序。
中断
内部中断 外部中断
软件中断
异常
故障（Fault） 陷 井 （Trap） 终止（Abort ）
可屏蔽中断INTR
不可屏蔽中断NMI
第八章 8.3 中断请求与响应
3 中断的类型
内部中断：来自于CPU内部的指令中断请求，分为软件中断和异常。
外部中断：中断请求来自CPU外部，又分为可屏蔽和不可屏蔽中断。 不可屏蔽中断NMI：由系统内部硬件引发的中断，优先级高于外部硬 件中断，且不受中断允许标志位的影响，所以是不可屏蔽中断。 可屏蔽中断：由外设通过中断请求线向处理器申请而产生的中断，处 理器可以用指令来屏蔽（禁止），即不响应它的中断请求。
中断号：是系统分配给每个中断源的代号，以便识别和处理。 中断号在中断处理过程中起到很重要的作用。
中断号的获取：CPU对系统中不同类型的中断源，获取它们的中断号 的方法是不同的。
第八章 8.3 中断请求与响应
4 中断系统的基本功能——中断控制
中断触发方式：是指外设以什么逻辑信号去申请中断，即边沿触发和电 平触发两种方式。
• 处理器内部也有一个中断允许触 发器，只有当其为“1”（即开中 断），CPU才能响应外部中断。
第八章 8.3 中断请求与响应
4 中断系统的基本功能——中断优先级
中断优先级：是指CPU响应和处理中断请求的先后次序
为了兼顾中断响应的时效与配置的灵活，通常采用两套机制结合组成 中断优先序管理体系：
• 硬件响应优先序：未被屏蔽的几个中断源同时提出申请时， CPU选择服务对象的顺序由硬件电路实现，用户不能修改。
第八章 8.3 中断请求与响应
4 中断系统的基本功能
中断请求信号 保持与清除
中断源识别
中断控制
中断优先级 中断的处理
第八章 8.3 中断请求与响应
4 中断系统的基本功能
中断请求信号保持与清除
1号中断 1号中断等待指示灯
同步清零信号
与中断屏蔽位与
第八章 8.3 中断请求与响应
4 中断系统的基本功能——中断源识别
计算机组成原理
第八章 输入/输出系统 8. 3 中断请求与响应
第八章 8.3 中断请求与响应
1 中断的基本概念
中断：是指CPU在正常运行程序时，由于内部/外部事 件（或由程序）引起CPU中断正在运行的程序，而转到 为中断事件服务的程序中去，服务完毕，再返回执行原 程序的这一过程。
中断的特征：具有随机性。
• 但级别相同或级别低的中断源不能打断级别高的中 断服务，这就是所谓的中断嵌套。
• 可屏蔽中断可以进行中断嵌套。NMI不可以进行中 断嵌套。
第八章 8.3 中断请求与响应
4 中断系统的基本功能——中断控制
• 处理器用指令来控制中断屏蔽触 发器的状态，从而控制是否接受 某个特殊外设的中断请求。
中断屏蔽
第八章 8.3 中断请求与响应
4 中断系统的基本功能——中断的处理
单级中断处理的流程
主程序指令
是否有中
Y
Βιβλιοθήκη Baidu
断请求
N
主程序指令
关中断及 中断响应 中断识别 保护现场 中断服务 恢复现场 开中断 中断返回
中断处理
第八章 8.3 中断请求与响应
4 中断系统的基本功能——中断的处理
多级中断处理的流程
中断请求
• 软件服务优先序：在各中断服务程序开头，用软件设置自己 的中断屏蔽字，以此改变实际服务顺序。
第八章 8.3 中断请求与响应
4 中断系统的基本功能——中断的处理
中断响应周期
• 当CPU收到外设的中断请求后，如果 当前一条指令已执行完，且允许中断， CPU进入中断响应周期，发出中断应 答信号完成一个中断响应周期。
• 循环轮流排队：不分级别高低，CPU轮流响应各个中断源的中断请求。
第八章 8.3 中断请求与响应
4 中断系统的基本功能——中断控制
中断嵌套
• 当CPU正在处理某个中断时，会出现优先级更高的 中断源申请中断；为了使更紧急的、级别更高的中 断源及时得到服务，需要暂时打断（挂起）当前正 在执行的中断服务程序，去处理级别更高的中断请 求，处理完成后再返回被打断了的中断服务程序继 续执行。
中断 响应 周期
主程序 硬件排队 保护原屏蔽字 保护现场 设置新的屏蔽字 开中断
中断服务处理程序 关中断
恢复现场和屏蔽字 返回
其它中断请求
第八章 8.3 中断请求与响应
谢谢!
第八章 8.3 中断请求与响应
2 中断的作用
查询
查询
CPU 程序直接控制
CPU 程序中断控制
为设备服务
主程序 启动指令
主程序 中断服务程序
主程序
实现主机与外设之间的并行工作 故障处理：中断系统能使计算机在运行过程中出现故障的时候， 调用相应的中断服务程序处理故障。
实时处理
第八章 8.3 中断请求与响应
中断排队方式：当系统有多个中断源时，就可能出现同时有几个中断源 都申请中断，而处理器在一个时刻只能响应并处理一个中断请求；为此， 要进行中断排队。处理器按“优先级高的先服务”的原则提供服务。
• 按优先级排队：根据任务的轻重缓急，给每个中断源指定CPU响应的 优先级，任务紧急的先响应，可以暂缓的后响应。
中断响应
• 读取中断源的中断号，完成中断申请 与中断响应的握手过程。
第八章 8.3 中断请求与响应
4 中断系统的基本功能——中断的处理
标志位的处理与断点保存
处理器获得外部中断源的中断号后，保存 断点（返回地址），关闭中断，保护现场。
向中断服务程序转移并执行中断服务程序
中断处理
返回断点
中断服务程序执行完毕后，恢复断点和现场， 要返回主程序。