比较详细的讲述8295A与中断

### 比较详细的讲述8295A与中断 #### 中断的概念及分类 中断是一种重要的机制，它允许计算机系统在执行当前任务时能够响应外部事件，从而提高系统的灵活性和效率。中断机制广泛应用于现代计算机系统中，尤其是在操作系统层面。在80386处理器及其后续版本中，中断的概念得到了进一步的发展和完善。 中断大致可以分为两大类：可屏蔽中断（Maskable Interrupts）和不可屏蔽中断（Non-Maskable Interrupts）。前者可以通过软件或硬件的方式被禁用或屏蔽，而后者则无法被屏蔽，一旦产生就必须立即响应。 1. **可屏蔽中断**：此类中断通过CPU的`INTR`引脚接收，主要用于处理像输入/输出（I/O）操作完成这样的事件。在80386系统中，通常由可编程中断控制器（Programmable Interrupt Controller, PIC）来管理这些中断请求，并分配相应的中断向量号。每个中断向量号对应一个特定的中断服务程序（Interrupt Service Routine, ISR），用于处理特定类型的中断事件。 2. **不可屏蔽中断**：此类中断通过`NMI`引脚接收，通常用于紧急情况下的中断处理，如硬件故障检测。这些中断无法通过软件方式屏蔽，确保了在出现紧急情况时能够得到及时响应。 #### 中断控制器8259A 在80386系统中，中断控制器8259A扮演着关键角色。8259A是一种可编程中断控制器，负责管理和分配中断请求。每个8259A芯片最多可以支持8个中断请求信号，并且多个8259A芯片可以通过级联的方式来支持更多的中断请求。8259A的功能包括： - **中断向量号分配**：为每个中断请求分配一个8位的中断向量号。 - **中断请求优先级处理**：自动处理中断请求的优先级，确保高优先级的中断能够优先被响应。 - **中断屏蔽控制**：可以通过软件方式控制哪些中断可以被屏蔽，从而实现了对中断请求的精细控制。 #### 中断屏蔽 对于可屏蔽中断，可以通过两种方式实现屏蔽： 1. **硬件方式**：通过8259A的寄存器设置来控制中断屏蔽。 2. **软件方式**：利用CPU提供的CLI（Clear Interrupt Flag）和STI（Set Interrupt Flag）指令来设置EFLAGS寄存器中的IF位，以控制中断是否被屏蔽。 #### 异常处理 在80386中，除了中断之外，还引入了异常的概念。异常是指在执行指令过程中由于某种原因（如非法指令、访问权限问题等）而导致的问题，这些问题是与当前正在执行的指令直接相关的。 1. **故障（Fault）**：系统认为可以排除的异常，如试图加载一个不存在的段。当发生故障时，系统会保存当前的状态信息（如CS和EIP的值），并跳转到相应的故障处理程序进行处理。处理完成后，可以通过IRET指令返回到发生故障的位置继续执行。 2. **陷阱（Trap）**：与故障类似，但陷阱处理程序在执行前会保存下一条指令的位置。例如，软件中断（INT n）就是一种典型的陷阱。 3. **中止（Abort）**：在发生严重错误时产生的异常，此时当前执行的程序无法恢复执行，必须通过中止处理程序重新建立系统状态。 #### 异常类型与处理 下面列出了一些常见的异常类型及其对应的向量号和触发条件： - **除法错**：向量号0，触发于除法运算时除数为零的情况。 - **调试**：向量号1，当系统处于调试状态时触发。 - **断点**：向量号3，通过INT3指令触发。 - **溢出**：向量号4，由INTO指令触发。 - **界限检查**：向量号5，触发于BOUND指令时。 - **无效操作码**：向量号6，当执行非法指令时触发。 - **无80X87**：向量号7，当试图使用未安装的协处理器时触发。 - **双重故障**：向量号8，这是一种中止类型，当在处理另一个故障或异常时又发生故障时触发。 这些异常处理程序的设计是为了确保系统能够在遇到问题时仍然能够保持稳定运行，并尽可能地恢复到正常状态。 #### 总结 通过上述分析，我们可以看到在80386系统中，中断和异常机制是非常复杂且功能强大的。它们不仅提高了系统的灵活性和可靠性，还为开发者提供了丰富的工具来处理各种硬件和软件问题。通过深入理解这些机制的工作原理，开发者可以在设计和实现操作系统时更加高效地利用这些资源，提高系统的整体性能和稳定性。