計算機程序中斷處理過程的五個階段是什么

小編給大家分享一下計算機程序中斷處理過程的五個階段是什么，希望大家閱讀完這篇文章之后都有所收獲，下面讓我們一起去探討吧！

中斷處理過程的五個階段：1、中斷請求階段；2、中斷判優(yōu)階段，有硬件判優(yōu)和軟件判優(yōu)兩種方法；3、中斷響應(yīng)階段，CPU向中斷源發(fā)出中斷響應(yīng)信號；4、中斷服務(wù)階段；5、中斷返回階段，返回到原程序的斷點處，恢復(fù)硬件現(xiàn)場，繼續(xù)執(zhí)行原程序。

本教程操作環(huán)境：windows7系統(tǒng)、Dell G3電腦。

中斷處理的基本過程包括中斷請求、中斷判優(yōu)、中斷響應(yīng)、中斷服務(wù) 和中斷返回等五個階段。

1.中斷請求階段

1）發(fā)生在CPU內(nèi)部的中斷（內(nèi)部中斷），不需要中斷請求，CPU內(nèi)部的中斷控制邏輯直接接收處理。

2）外部中斷請求由中斷源提出。外部中斷源利用CPU的中斷輸入引腳 輸入中斷請求信號。一般CPU設(shè)有兩個中斷請求輸入引腳：可屏蔽中斷請求輸入引腳和不可屏蔽中斷請求輸入引腳。

1.1中斷請求觸發(fā)器

每個中斷源發(fā)中斷請求信號的時間是不確定的，而CPU在何時響應(yīng)中斷也 是不確定的。所以，每個中斷源都有一個中斷請求觸發(fā)器，鎖存自己的中斷請求信號，并保持到CPU響應(yīng)這個中斷請求之后才將其清除。

1.2中斷允許觸發(fā)器

在CPU內(nèi)部有一個中斷允許觸發(fā)器，當(dāng)其為“1”時，允許CPU響應(yīng)中斷， 稱為開中斷。若其為“0”，不允許CPU響應(yīng)中斷，中斷被屏蔽，稱為關(guān)中斷。

%%通常，當(dāng)CPU復(fù)位時，中斷允許觸發(fā)器也復(fù)位為“0”，即關(guān)中斷。當(dāng) CPU中斷響應(yīng)時，CPU自動關(guān)閉中斷，禁止接受另一個新的中斷。
%%中斷允許觸發(fā)器的狀態(tài)可以用開中斷或關(guān)中斷指令來設(shè)置。

2.中斷判優(yōu)階段

CPU一次只能接受一個中斷源的請求，當(dāng)多個中斷源同時向CPU提出中斷請求時，CPU必須找出中斷優(yōu)先級最高的中斷源，這一過程稱為中斷判優(yōu)。

中斷判優(yōu)可以采用硬件方法，也可采用軟件方法。

2.1軟件判優(yōu)

CPU檢測到中斷請求后，首先讀取中斷請求寄存器的內(nèi)容，逐位檢測它們的狀態(tài)，檢測到某一位為1，就確定對應(yīng)的中斷源有中斷請求，轉(zhuǎn)去執(zhí)行它的中斷服務(wù)程序。

先檢測哪一個，哪一個的優(yōu)先級就高，后檢測哪一個，哪一個優(yōu)先級就低，檢測的順序就是各中斷源的優(yōu)先級順序。

假設(shè)上圖中輸入端口地址為87FFH。有如下查詢程序：

MOV DX, 87FFH
IN AL, DX ;讀中斷請求寄存器內(nèi)容
SHR AL, 1
JC IR0 ;IRQ0有請求，轉(zhuǎn)IR0
SHR AL,1
JC IR1 ;IRQ1有請求，轉(zhuǎn)IR1
SHR AL,1
JC IR2 ;IRQ2有請求，轉(zhuǎn)IR2
… …
軟件判優(yōu)耗時較長。如果中斷源很多，中斷的實時性就很差，但是軟件判優(yōu)優(yōu)先權(quán)安排靈活。

2.2硬件判優(yōu)

利用專門的硬件電路確定中斷源的優(yōu)先級，有兩種常見的方式：菊花鏈判優(yōu)電路和中斷控制器判優(yōu)。

2.2.1菊花鏈判優(yōu)電路

設(shè)計思想：每個中斷源都有一個中斷邏輯電路，所有的中斷邏輯電路形成一個鏈，猶如菊花鏈。排在鏈前端的中斷源優(yōu)先級最高，越靠后的設(shè)備優(yōu)先級越低。

實現(xiàn)過程： CPU收到中斷請求，如果允許中斷，CPU發(fā)出中斷響應(yīng)信號。中斷響應(yīng)信號首先到達菊花鏈的前端，如果中斷源1提出了中斷請求，它就會截獲中斷響應(yīng)信號，封鎖它，使它不能向下一個中斷源傳送。不論下面的中斷源有沒有提出中斷請求，都不可能接收到中斷響應(yīng)信號，因此它們的中斷請求也不能被響應(yīng)。

2.2.2中斷控制器判優(yōu)

中斷控制器，如Intel8259A，可以以多種方式設(shè)置中斷源的中斷優(yōu)先級。 中斷控制器中有一個中斷優(yōu)先級判別器，它自動判別出目前提出中斷請求的優(yōu)先級最高的中斷源，并將它的中斷向量碼送到數(shù)據(jù)總線，CPU接收中斷向量碼并據(jù)此找到它的中斷服務(wù)程序。

3.中斷響應(yīng)階段

經(jīng)過中斷判優(yōu)，中斷處理就進入中斷響應(yīng)階段。中斷響應(yīng)時，CPU向中斷源發(fā)出中斷響應(yīng)信號，同時：

① 保護硬件現(xiàn)場；

② 關(guān)中斷；

③ 保護斷點；

④ 獲得中斷服務(wù)程序的入口地址。

4.中斷服務(wù)階段

中斷服務(wù)程序的一般結(jié)構(gòu)為：

1）保護現(xiàn)場。 在中斷服務(wù)程序的起始部分安排若干條入棧指令，將各寄存器的內(nèi)容壓入堆棧保存。

2）開中斷。 在中斷服務(wù)程序執(zhí)行期間允許級別更高的中斷請求中斷現(xiàn) 行的中斷服務(wù)程序，實現(xiàn)中斷嵌套。

3）中斷服務(wù)。 完成中斷源的具體要求。

4）恢復(fù)現(xiàn)場。 中斷服務(wù)程序結(jié)束前，必須恢復(fù)主程序的中斷現(xiàn)場。通常是將保存在堆棧中的現(xiàn)場信息彈出到原來的寄存器中。

5）中斷返回。 返回到原程序的斷點處，繼續(xù)執(zhí)行原程序。

5.中斷返回階段

返回到原程序的斷點處，恢復(fù)硬件現(xiàn)場，繼續(xù)執(zhí)行原程序。

中斷返回操作是中斷響應(yīng)操作的逆過程。

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