计算机组成原理学习笔记第8章I/O系统 8.3 中断请求与响应_中断响应周期

名人说：非学无以广才，非志无以成学。——诸葛亮
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目录

• • • • 1.中断的基本概念
      • 2.中断的作用
      • 3.中断的类型
      • 4.中断系统的基本功能
      • • ①中断请求信号保持与清除
        • ②中断源识别
        • ③中断控制
        • ④中断优先级
        • ⑤中断的处理

★观前提示：本专栏笔记内容适合有一定的基础或复习时观看，内容如有错，还请大家评论指出！非常感谢！

1.中断的基本概念

1️⃣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。
2️⃣中断的特征：具有随机性。

2.中断的作用

1️⃣实现主机与外设之间的并行工作
2️⃣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。
3️⃣实时处理

3.中断的类型

1️⃣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。
2️⃣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。
3️⃣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。
4️⃣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。

4.中断系统的基本功能

①中断请求信号保持与清除

②中断源识别

◆ 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。

③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。
◆ 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。

• 1️⃣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。
• 2️⃣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。

④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：

• 1️⃣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。
• 2️⃣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。

⑤中断的处理

1️⃣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。

2️⃣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。

3️⃣单级中断处理的流程

4️⃣多级中断处理流程

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