中断技术引入计算机系统

中断技术是现代计算机系统中很重要的功能。最初，中断技术引入计算机系统，只是为了解决快速的CPU与慢速的外部设备之间传送数据的矛盾。随着计算机 技术的发展，中断技术不断被赋予新的功能，如计算机故障检测与自动处理、实时信息处理、多道程序分时操作和人机交互等。中断技术在微机系统中的应用，不仅 可以实现CPU与外部设备并行工作，而且可中断过程。

以及时处理系统内部和外部的随机事件，使系统能够更加有效地发挥效能。

80x86系统中的中断技术是由CPU的中断管理机制、中断控制器8259A和中断处理程序共同实现的，称之为中断系统。它最多可以管理256种类型的中断，能自动实现中断源识别、中断源优先权判优和中断屏蔽等功能。

6.1.1　中断与中断系统的功能

所谓中断，是指CPU在执行程序的过程中，由于某种外部或内部事件的作用（如外部设备请求与CPU传送数据或CPU执行程序出现了异常），强迫CPU停止当前正在执行的程序，转去为该事件服务，待事件服务结束后，能自动地返回到被中断的程序中继续执行。

中断过程可以用来描述。当CPU正在执行现行程序A时，有一外部或内部事件请求CPU处理，当CPU响应中断请求后，中断正在执行的程序A而转去为该事 件服务，执行一段事先编制好的中断服务程序B；当中断服务程序B执行结束后，又自动地返回到原来被中断的现行程序A中继续执行。把能实现这一过程的技术， 称为中断技术。

中断技术是由硬件和软件共同实现的，称之为中断系统。它应具备如下功能。

（1）设置中断源。系统中允许请求中断的事件，并确定它们的中断请求方式。

（2）中断源识别。当中断源有请求时，CPU能够正确地判别中断源，并能够转去执行相应的中断服务程序。

（3）中断源判优。当有多个中断源同时请求中断时，系统能够自动地进行中断优先权判优，当前优先权最高的中断请求优先得到CPU的响应和处理。

（4）中断与返回。能自动地处理中断程序与被中断程序之间的跳转及断点保护问题。

中断技术是现代计算机系统中很重要的一项功能，可以应用于以下几个方面的处理。

1）故障检测和自动处理

系统出现故障和程序执行错误都是随机事件，无法预料。如电源掉电、存储器出错、运算溢出等，采用中断技术可以有效地进行系统的故障检测和自动处理。

2）实时信息处理

在实时信息处理系统中，需要对采集的信息立即做出响应，以避免信息的丢失，可以采用中断方式进行实时信息处理。

3）并行操作

当外部设备与CPU以中断方式传送数据时，可以实现CPU与外部设备之间的并行操作，使系统更加有效合理地发挥效能和提高效率。

4）分时操作

现代操作系统具有多任务处理功能，使同一个微处理器可以同时运行多道程序，通过定时和中断方式，将CPU按时间片分配给每道程序，从而实现多任务之间的定时切换和处理。

6.1.2　中断源分类及其他

1.中断源分类

能够引起计算机中断的事件称为中断源。在不同的计算机系统中，中断源的设置与分类有所不同。按中断源与CPU的位置关系，可分为外部中断和内部中断两大类。

1）外部中断

外部中断是指由外部设备通过硬件触发请求的方式产生的中断，亦称硬件中断。外部中断又分为不可屏蔽中断和可屏蔽中断。

不可屏蔽中断（NonMaskable　Interrupt,　NMI）的特点是CPU对它的请求的响应是无条件的，一旦CPU查询到NMI有请求，便 立即响应。NMI在外部中断源中优先权级别最高，通常用于处理系统故障，如系统板上RAM的奇偶校验错、扩展槽中I/O通道错和电源故障等。

可屏蔽中断（Interrupt　Reguest,　INTR）的特点是CPU对它的请求的响应是有条件的，受中断允许标志位（Interrupt　 Flag,　IF）的控制。当IF1，允许CPU响应INTR请求；当IF0，禁止CPU响应INTR请求。INTR中断通常用于CPU与外部设备，以中 断方式进行I/O传送。

2）内部中断

内部中断是由CPU运行程序错误或执行内部程序调用引起的一种中断，亦称软件中断。如在执行程序过程中检测到内部异常，或执行中断指令INT　n产生的中断。