本文主要介绍了微机与接口原理中的中断系统,这是计算机科学中的一个重要概念,尤其对于理解计算机硬件和操作系统的工作机制至关重要。中断系统允许CPU在执行正常程序的同时,能够及时响应外部或内部事件,提高系统的效率和实时性。
中断的基本概念包括以下几个方面:
1. 中断:当CPU在执行程序过程中遇到内部事件、外部事件或预设事件时,会暂停当前程序,转而执行特定的服务程序,处理这些事件,处理完成后返回到原先被中断的地方继续执行。
2. 中断源:引发中断的事件或设备,例如硬件故障、软件指令、输入输出设备的请求等。
3. 中断类型:不同中断源可以被分类,如故障中断、软件中断、输入输出设备中断和实时时钟中断等。
4. 断点:中断发生时,即将被执行但未执行的指令位置。
5. 中断服务程序:专门处理中断事件的代码片段。
6. 中断系统:包含硬件和软件,用于实现中断的管理和处理。
中断系统的主要特点:
1. 并行处理:CPU可以同时处理中断和服务程序,与外设并行工作。
2. 实时处理:能快速响应外部事件,保证实时性。
3. 故障处理:能够及时处理系统故障。
4. 多任务运行:通过中断,CPU可以在多个任务间切换,实现多任务并发。
中断管理涉及到以下环节:
1. 中断请求:中断源满足特定条件时向CPU发送请求。
2. 中断判优:根据中断源的优先级决定哪个中断先被处理,可以采用软件查询、链式电路或专用硬件(如8259A中断控制器)进行管理。
3. 中断响应:CPU识别并接受最高优先级的中断请求。
4. 中断处理:执行中断服务程序,通常包括保护现场、执行服务程序和恢复现场。
5. 中断返回:中断处理结束后,恢复现场,打开中断,返回到中断前的程序断点继续执行。
6. 中断嵌套:允许在处理一个中断时,新中断可以插入,形成多级中断结构。
8086微处理器的中断系统包括两种类型:
1. 外部中断:硬件中断,分为非屏蔽中断(NMI)和可屏蔽中断(INTR)。
2. 内部中断:软件中断,由特定指令(如INT n,INT 3,INTO)触发。
中断请求、中断响应、中断处理和中断返回是中断过程的关键步骤,中断系统的设计和管理对于保证计算机系统的高效稳定运行至关重要。中断技术广泛应用于现代计算机系统,如设备驱动、实时操作系统以及故障处理等场景。