中斷技術引入計算機系統

中斷技術是現代計算機系統中很重要的功能。最初，中斷技術引入計算機系統，只是為了解決快速的CPU與慢速的外部設備之間傳送數據的矛盾。隨著計算機 技術的發展，中斷技術不斷被賦予新的功能，如計算機故障檢測與自動處理、實時信息處理、多道程序分時操作和人機交互等。中斷技術在微機系統中的應用，不僅 可以實現CPU與外部設備并行工作，而且可中斷過程。

以及時處理系統內部和外部的隨機事件，使系統能夠更加有效地發揮效能。

80x86系統中的中斷技術是由CPU的中斷管理機制、中斷控制器8259A和中斷處理程序共同實現的，稱之為中斷系統。它最多可以管理256種類型的中斷，能自動實現中斷源識別、中斷源優先權判優和中斷屏蔽等功能。

6.1.1　中斷與中斷系統的功能

所謂中斷，是指CPU在執行程序的過程中，由于某種外部或內部事件的作用（如外部設備請求與CPU傳送數據或CPU執行程序出現了異常），強迫CPU停止當前正在執行的程序，轉去為該事件服務，待事件服務結束后，能自動地返回到被中斷的程序中繼續執行。

中斷過程可以用來描述。當CPU正在執行現行程序A時，有一外部或內部事件請求CPU處理，當CPU響應中斷請求后，中斷正在執行的程序A而轉去為該事 件服務，執行一段事先編制好的中斷服務程序B；當中斷服務程序B執行結束后，又自動地返回到原來被中斷的現行程序A中繼續執行。把能實現這一過程的技術， 稱為中斷技術。

中斷技術是由硬件和軟件共同實現的，稱之為中斷系統。它應具備如下功能。

（1）設置中斷源。系統中允許請求中斷的事件，并確定它們的中斷請求方式。

（2）中斷源識別。當中斷源有請求時，CPU能夠正確地判別中斷源，并能夠轉去執行相應的中斷服務程序。

（3）中斷源判優。當有多個中斷源同時請求中斷時，系統能夠自動地進行中斷優先權判優，當前優先權最高的中斷請求優先得到CPU的響應和處理。

（4）中斷與返回。能自動地處理中斷程序與被中斷程序之間的跳轉及斷點保護問題。

中斷技術是現代計算機系統中很重要的一項功能，可以應用于以下幾個方面的處理。

1）故障檢測和自動處理

系統出現故障和程序執行錯誤都是隨機事件，無法預料。如電源掉電、存儲器出錯、運算溢出等，采用中斷技術可以有效地進行系統的故障檢測和自動處理。

2）實時信息處理

在實時信息處理系統中，需要對采集的信息立即做出響應，以避免信息的丟失，可以采用中斷方式進行實時信息處理。

3）并行操作

當外部設備與CPU以中斷方式傳送數據時，可以實現CPU與外部設備之間的并行操作，使系統更加有效合理地發揮效能和提高效率。

4）分時操作

現代操作系統具有多任務處理功能，使同一個微處理器可以同時運行多道程序，通過定時和中斷方式，將CPU按時間片分配給每道程序，從而實現多任務之間的定時切換和處理。

6.1.2　中斷源分類及其他

1.中斷源分類

能夠引起計算機中斷的事件稱為中斷源。在不同的計算機系統中，中斷源的設置與分類有所不同。按中斷源與CPU的位置關系，可分為外部中斷和內部中斷兩大類。

1）外部中斷

外部中斷是指由外部設備通過硬件觸發請求的方式產生的中斷，亦稱硬件中斷。外部中斷又分為不可屏蔽中斷和可屏蔽中斷。

不可屏蔽中斷（NonMaskable　Interrupt,　NMI）的特點是CPU對它的請求的響應是無條件的，一旦CPU查詢到NMI有請求，便 立即響應。NMI在外部中斷源中優先權級別最高，通常用于處理系統故障，如系統板上RAM的奇偶校驗錯、擴展槽中I/O通道錯和電源故障等。

可屏蔽中斷（Interrupt　Reguest,　INTR）的特點是CPU對它的請求的響應是有條件的，受中斷允許標志位（Interrupt　 Flag,　IF）的控制。當IF1，允許CPU響應INTR請求；當IF0，禁止CPU響應INTR請求。INTR中斷通常用于CPU與外部設備，以中 斷方式進行I/O傳送。

2）內部中斷

內部中斷是由CPU運行程序錯誤或執行內部程序調用引起的一種中斷，亦稱軟件中斷。如在執行程序過程中檢測到內部異常，或執行中斷指令INT　n產生的中斷。