CPU响应外部中断0后

cpu是如何响应中断

CPU响应中断的条件

1．中断源如何向CPU表达中断请求

一般是设置中断请求触发器，在需要CPU服务时，将中断请求触发器置位，其1端或0端输出的跳变作为中断请求信号。显然中断源可以随时提出中断请求。

2．中断请求何种情况下才可能得到CPU响应

一个中断请求在同时具备下列两个条件时，才有可能得到CPU响应：

①该中断源未被屏蔽；

②该中断请求在当前所有中断请求中级别最高。

3．CPU何时响应中断

CPU在同时满足下列两个条件时，响应中断：

①IF=1(对非屏蔽中断，没有此项要求)；

②现行指令执行完。

CPU在每一个指令周期的最后一个总线周期的最后一个时钟周期的开始采样中断请求输入线，若有中断请求，则下一步不进入取指令周期，而进入中断响应周期。 之所以把一条指令执行完作为响应中断的条件，是因为中断响应周期以及中断服务程序要占用CPU资源。如果在执行一条指令的中间响应中断，则指令的当前状态既不能保存也无法加以恢复。

也就是说cpu每执行完一条指令后，它都会去采样中断请求输入线，如果有，则就会根据中断源的信息（中断源是什么）到中断向量表中去查询相应的中断函数的入口地址从而去执行中断服务函数。（不会轮询（个人理解））

因为我找不到NVIC的框图，所以我根据我自己的理解对这个中断请求输入线进行了画图描述。

由外设产生的中断信号，除了 SysTick 的之外，全都连接到 NVIC 的中断输入信号线

1．中断的基本概念中断是指计算机在执行期间，系统内发生任何非寻常的或非预期的急需处理事件，使得CPU暂时中断当前正在执行的程序而转去执行相应的事件处理程序，待处理完毕后又返回原来被中断处继续执行或调度新的进程执行的过程。引起中断发生的事件被称为中断源。中断源向CPU发出的请求中断处理信号称为中断请求，而CPU收到中断请求后转到相应的事件处理程序称为中断响应。在有些情况下，尽管产生了中断源和发出了中断请求，但CPU内部的处理器状态字PSW的中断允许位已被清除，从而不允许CPU响应中断。这种情况称为禁止中断。CPU禁止中断后只有等到PSW的中断允许位被重新设置后才能接收中断。禁止中断也称为关中断，PSW的中断允许位的设置也被称为开中断。开中断和关中断是为了保证某段程序执行的原子性。还有一个比较常用的概念是中断屏蔽。中断屏蔽是指在中断请求产生之后，系统有选择地封锁一部分中断而允许另一部分中断仍能得到响应。不过，有些中断请求是不能屏蔽甚至不能禁止的，也就是说，这些中断具有最高优先级，只要这些中断请求一旦提出，CPU必须立即响应。例如，电源掉电事件所引起的中断就是不可禁止和不可屏蔽的。2．中断的分类与优先级根据系统对中断处理的需要， *** 作系统一般对中断进行分类并对不同的中断赋予不同的处理优先级，以便在不同的中断同时发生时，按轻重缓急进行处理。根据中断源产生的条件，可把中断分为外中断和内中断。外中断是指来自处理器和内存外部的中断，包括I／0设备发出的I／O中断、外部信号中断(例如用户键人ESC键)。各种定时器引起的时钟中断以及调试程序中设置的断点等引起的调试中断等。外中断在狭义上一般被称为中断。内中断主要指在处理器和内存内部产生的中断。内中断一般称为陷阱(trap)或异常。它包括程序运算引起的各种错误，如地址非法、校验错、页面失效、存取访问控制错、算术 *** 作溢出、数据格式非法、除数为零、非法指令、用户程序执行特权指令、分时系统中的时间片中断以及从用户态到核心态的切换等都是陷阱的例子。为了按中断源的轻重缓急处理响应中断， *** 作系统为不同的中断赋予不同的优先级。例如在UNIX系统中，外中断和陷阱的优先级共分为8级。为了禁止中断或屏蔽中断，CPU的处理器状态字PSW中也设有相应的优先级。如果中断源的优先级高于PSW的优先级，则CPU响应该中断源的请求；反之，CPU屏蔽该中断源的中断请求。各中断源的优先级在系统设计时给定，在系统运行时是固定的。而处理器的优先级则根据执行情况由系统程序动态设定。除了在优先级的设置方面有区别之外，中断和陷阱还有如下主要区别：陷阱通常由处理器正在执行的现行指令引起，而中断则是由与现行指令无关的中断源引起的。陷阱处理程序提供的服务为当前进程所用，而中断处理程序提供的服务则不是为了当前进程的。CPU执行完一条指令之后，下一条指令开始之前响应中断，而在一条指令执行中也可以响应陷阱。例如执行指令非法时，尽管被执行的非法指令不能执行结束，但CPU仍可对其进行处理。3．软中断软中断的概念主要来源于UNIX系统。软中断是对应于硬中断而言的。通过硬件产生相应的中断请求，称为硬中断。而软中断则不然，它是在通信进程之间通过模拟硬中断而实现的一种通信方式。中断源发出软中断信号后，CPU或者接收进程在适当的时机进行中断处理或者完成软中断信号所对应的功能。这里适当的时机，表示接收软中断信号的进程须等到该接收进程得到处理器之后才能进行。如果该接收进程是占据处理器的，那么，该接收进程在接收到软中断信号后将立即转去执行该软中断信号所对应的功能。4．中断处理过程一旦CPU响应中断，转人中断处理程序，系统就开始进行中断处理。下面对中断处理过程进行详细说明：1)CPU检查响应中断的条件是否满足。CPU响应中断的条件是：有来自于中断源的中断请求、CPU允许中断。如果中断响应条件不满足，则中断处理无法进行。2)如果CPU响应中断，则CPU关中断，使其进入不可再次响应中断的状态。3)保存被中断进程现场。为了在中断处理结束后能使进程正确地返回到中断点，系统必须保存当前处理器状态字PSW和程序计数器PC等的值。这些值一般保存在特定堆栈或硬件寄存器中。4)分析中断原因，调用中断处理子程序。在多个中断请求同时发生时，处理优先级最高的中断源发出的中断请求。在系统中，为了处理上的方便，通常都是针对不同的中断源编制有不同的中断处理子程序(陷阱处理子程序)。这些子程序的人口地址(或陷阱指令的人口地址)存放在内存的特定单元中。再者，不同的中断源也对应着不同的处理器状态字PSW。这些不同的PSW被放在相应的内存单元中，与中断处理子程序人口地址一起构成中断向量。显然，根据中断或陷阱的种类，系统可由中断向量表迅速地找到该中断响应的优先级、中断处理子程序(或陷阱指令)的入口地址和对应的PSW。5)执行中断处理子程序。对陷阱来说，在有些系统中则是通过陷阱指令向当前执行进程发出软中断信号后调用对应的处理子程序执行。6)退出中断，恢复被中断进程的现场或调度新进程占据处理器。7)开中断，CPU继续执行。5．设备管理程序与中断方式处理器的高速和输入输出设备低速之间的矛盾，是设备管理要解决的一个重要问题。为了提高整体效率，减少在程序直接控制方式中的CPU等待时间以及提高系统的并行工作效率，采用中断方式来控制输入输出设备和内存与CPU之间的数据传送，是很有必要的。在硬件结构上，这种方式要求CPU与输入输出设备(或控制器)之间有相应的中断请求线，而且在输入输出设备控制器的控制状态寄存器上有相应的中断允许位。

方法1 用关键词interrupt和中断矢量编号定义中断函数

这种方式最简单也最直观。缺点是程序的可移植性稍差。范例如下：

void interrupt 17 sci1_Recv_ISR(void){

}关键词interrupt告诉编译器此函数为中断服务函数，数字17告诉连接器该中断矢量的偏移位置（以复位矢量偏移为0计）。某一个中断响应对应的矢量入口编号可以在该芯片的DataSheet中查到。

方法2 用关键词interrupt定义中断函数，中断矢量入口由prm文件指定，仍以上面的中断服务函数为例，这时函数的定义方式为

void interrupt sci1_Recv_ISR(void){

}然后在项目对应的prm文件中添加一行矢量位置定义：

VECTOR 17 sci1_Recv_ISR //指定的中断服务矢量入口

方法3 用#pragma TRAP_PROC定义中断函数，中断矢量入口由prm文件指定。此类型的函数编译器在将C代码编译成汇编指令时会在代码前后增加必要的现场保护和恢复汇编代码，同时函数的最后返回用汇编指令RTI而不是针对普通函数的RTS。例如

一节用的是查询方式获取按键值，比较耗费资源，现在用中断方式来获取按键值。

内核在start_kernel函数（源码在init/mainc中）中调用trap_init、init_IRQ两个函数来设置异常的处理函数。

1trap_init函数用来设置各种异常处理向量，包括中断向量。所谓向量就是一些被安放在固定位置的代码，当发生异常时，CPU会自动执行这些固定 位置上的指令。异常向量的代码很简单，它们只是一些跳转指令。发生异常时，CPU自动执行这些指令，跳转去执行更复杂的代码，比如保存被中断程序的执行环 境，调用异常处理函数，恢复被中断程序的执行环境并重新运行。

2init_IRQ函数用来初始化中断的处理函数，设置各种中断的默认处理函数。当发生中断时，中断总入口函数asm_do_IRQ就可以调用这些函数作进一步处理。

<一>中断处理体系结构

Linux内核将所有中断统一编号，使用一个irq_desc结构数组来描述这些中断，每个数组项对应一个中断（也可能是一组中断，它们公用相同的中断 号），里面记录了中断的名称、中断状态、中断标记（比如中断类型、是否共享中断），并提供了中断的底层硬件访问函数（清除、屏蔽、使能中断），提供了这个 中断的处理函数入口，通过它可以调用用户注册的中断函数。

什么是中断？中断就是让cpu中断当前的正常指令而转去执行另一处特点的代码的一种机制。

什么是中断向量表？中断向量表就是对应的中断号所对应的内存内址，某一中断发生后，CPU就去查这个表，从中取出一个地址，然后转去执行该地址处的指令。

中断的类型一般有哪些？中断的类型有硬件中断，如计时器中断，DMA中断，串口中断，和软件中断，如int指令

有中断了，cpu一定要会中断当前的执行吗？不一定，有些中断是可以屏蔽的，比如一次时钟中断产生，cpu跳去执行中断入口处的程序，在进入中断后，为了不引起混乱，中断程序通过指令设置屏蔽标志，这样，以后的时间中断就不会再引起CPU的中断了，在时钟中断程序执行完毕任务后，再次通过指令取消屏蔽标志，以后的时间中断就可以引起CPU中断，并再次进入时钟中断程序。

CPU是通过设置时间中断来实现抢占机制的，在进入保护模式之前先初始化中断向量表，在时钟中断入口处放置任务切换代码。然后设置好时钟中断的时间。

当某一线程的执行用光了时间片时，时钟中断产生，cpu转去执行中断处的任务切换代码，保存当前线程的状态，得到并灰复下一个线程的状态，然后转去执行那个线程，依此类推。

为了尽可能的提高CPU的利用率，当某一线程必须转入等待状态，如要获取某一低速外设的数据时，这里的读 *** 作程序会主动放弃当前没有用光的时间片，主动调用任务切换中断代码，把CPU的时间让给其它已经准备好可以继续的线程。 1中断 zhōngduàn

[interrupt;discontinue;suspend;come to stop;break down (off)] 半中间发生阻隔、停顿或故障而断开

交通中断

2是指在计算机执行期间，系统内发生任何非寻常的或非预期的急需处理事件，使得CPU暂时中断当前正在执行的程序而转去执行相应的时间处理程序。待处理完毕后又返回原来被中断处继续执行或调度新的进程执行的过程。

中断是单片机实时地处理内部或外部事件的一种内部机制。当某种内部或外部事件发生时，单片机的中断系统将迫使CPU暂停正在执行的程序，转而去进行中断事件的处理，中断处理完毕后，又返回被中断的程序处，继续执行下去。

一、什么是中断

虽然现在win9x已经有了PNP(即插即用)功能，但是中断冲突仍然是不可避免的，其中最为容易发生冲突的就是IRQ、DMA和I/O。首先我们先了解一下IRQ、DMA和I/O的概念：

1、IRQ（Interrupt Request）

IRQ英文全称Interrupt Request，中文翻译为中断请求线。计算机中有许多设备（例如声卡、硬盘等）他们都能在没有CPU介入的情况下完成一定的工作。但是这些设备还是需要定期中断CPU，让CPU为其做一些特定的工作。如果这些设备要中断CPU的运行，就必需在中断请求线上把CPU中断的信号发给CPU。所以每个设备只能使用自己独立的中断请求线。一般来说在80286以上计算机中，共有16个中断请求线与各种需要用中断的不同外设相连接，（每个中断线有一个标号也就是中断号）。

中断号的分配情况如下：

IRQ　说明

0　定时器

1　键盘

2 串行设备控制器

3　COM2

4　COM1

5 LPT2

6　软盘控制器

7　LPT1

8　实时时钟

9　PC网络

10　可用（Available）

11　可用（Available）

12 PS/2 鼠标

13　数学协处理器

14 硬盘控制器

15 可用（Available）

NM1　奇偶校验

大家现在就可以清楚的看到，IRQ3、4、5、10、11、12、15可供用使用。

2、DMA（Direct Memory Access）

计算机与外设之间的联系一般通过两种方法：一是通过CPU控制来进行数据的传送；二是在专门的芯片控制下进行数据的传送。我们所说的DMA，就是不用CPU控制，外设同内存之间相互传送数据的通道，在这种方式下，外设利用DMA通道直接将数据写入存储器或将数据从存储器中读出，而不用CPU参与，系统的速度会大大增加。

DMA通道分配情况表

DMA　0　可用

DMA　1　EPC打印口

DMA　2　软盘控制器

DMA　3　8位数据传送

DMA　4　DMA控制器

DMA　5　可用

DMA　6　可用

DMA　7　可用

3、I/O（INPUT/OUTPUT）

输入/输出端口，也就是计算机配件与CPU连接的接口。每个端口都有自己唯一的一个端口号，这个端口号称为地址。每一个想和CPU通信的外设或配件都有不同的I/O地址，通常在PC机内部一共有1024个地址。

二、中断冲突的解决

现在我们已经基本知道了IRQ、DMA和I/O的概念，下面我就要说一下如何解决常见的中断冲突问题。

众所周知，现在的win9x已经运用PNP技术，它可以将中断进行自动分配，这种“即插即用” 的功能可以说是大大简化了用户的 *** 作。不过任何事物都有好与不好两方面，这种PNP技术也有它的弱点，那就是如果不能认出要安装的新设备，那么自动分配中断时就会产生冲突。现在新的硬件产品层出不穷，各种产品又相互兼容，功能类似，这就导致了win9x常常不能正确检测出新设备，中断冲突也就不可避免了。

知道了冲突产生的原因，那我们如果解决冲突呢？在此我就详细的谈一谈在win9x下中断冲突的解决。首先我们要知道系统中冲突的设备，做法是在控制面板中双击“系统”图标，查看设备管理器中的各设备。一般有“？”和“！”的设备要注意了，有问题的设备就是它们了。解决方法有分两步做：

第一步、先删去有“？”和“！”的设备，然后重新启动，让计算机自己再认一遍这些设备。这样做是因为部分有“？”和“！”的设备可能是驱动程序安装有误，再重装一遍可解决问题。

第二步、如果上面一步还是不能解决问题，现在多半是中断冲突了，那我们只能手动调整来解决中断冲突。在系统＝＞设备管理器＝＞属性　中我们可以看到系统资源分配的情况，通过查看此项就可从中了解到哪些系统资源被占用，哪些系统资源还没有用，用户做相应的调整即可。

三、如何防止中断冲突

要防止中断冲突，其实就是要知道什么设备容易产生中断冲突，只要知道了这点，在使用这些设备时稍微注意一下就可以了。下面我列出一些容易冲突的设备，希望对读者有用。

1、声卡：一些早期的ISA型声卡，系统很有可能不认，就需要用户手动设置（一般为5）

2、内置调制解调器和鼠标：一般鼠标用COM1，内置调制解调器使用COM2的中断（一般为3），这时要注意此时COM2上不应有其它设备

3、网卡和鼠标：此问题一般发生在鼠标在COM1口，使用中断为3，这时要注意通常网卡的默认中断为3，两者极有可能发成冲突。

4、打印机和EPP扫描仪：在安装扫描仪驱动程序时应将打印机打开，因为两个设备中串联，所以为了防止以后扫描仪驱动程序设置有误，一定要将打印机打开再安装扫描仪驱动程序。

5、 *** 作系统和BIOS：如果计算机使用了“即插即用” *** 作系统（例如win98），应将BIOS中PNP OS Installed设置为Yes这样可让 *** 作系统重新设置中断。

6、PS/2鼠标和BIOS：在使用PS/2鼠标时应将BIOS中PS/2 Mouse Function Control打开或设置为Auto，只有这样BIOS才能将IRQ12分配给PS/2鼠标用。

四、 *** 作系统中断

dos下应用程序可以自行申请中断，windows作为一种分时 *** 作系统，工作在它之上的应用程序没有权利处理中断，这是为什么windows可以掌控所有进程并轮流运行的原因（它可以设置中断）。只有“0 ring”以内的vxd,wdm才享有中断权限，驱动级别的程序也能申请中断，这是我们能在"0 ring"以内施展拳脚的常用的途径。

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简单理解

中断是一种发生了一个外部的事件时调用相应的处理程序的过程。

按照Ti官方文档得解释：中断是由于软件的或硬件的信号，使得CPU放弃当前的任务，转而去执行另一段子程序。可见中断是一种可以人为参与（软件）或者硬件自动完成的，使CPU发生的一种程序跳转

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SNMP中的中断

SNMP从被管设备中收集数据的基本方法之一： 基于中断的方法(称为自陷，Trap)由被管设备主动发出，可以立即通知网络管理工作站。特点是实时性好，但有可能会导致系统资源消耗。

计算机中断概念的详细解释

什么是中断

中断是计算机中的一个十分重要的概念，在现代计算机中毫无例外地都要采用中断技术。什么是中断呢？可以举一个日常生活中的例子来说明，假如你正在给朋友写信，电话铃响了。这时，你放下手中的笔，去接电话。通话完毕，再继续写信。这个例子就表现了中断及其处理过程：电话铃声使你暂时中止当前的工作，而去处理更为急需处理的事情（接电话），把急需处理的事情处理完毕之后，再回头来继续原来的事情。在这个例子中，电话铃声称为“中断请求”，你暂停写信去接电话叫作“中断响应”，接电话的过程就是“中断处理”，相应地，在计算机执行程序的过程中，由于出现某个特殊情况（或称为“事件”），使得暂时中止现行程序，而转去执行处理这一事件的处理程序，处理完毕之后再回到原来程序的中断点继续向下执行，这个过程就是中断。

计算机为什么要采用中断

为了说明这个问题，再举一例子。假设你有一个朋友来拜访你，但是由于不知道何时到达，你只能在大门等待，于是什么事情也干不了。如果在门口装一个门铃，你就不必在门口等待而去干其它的工作，朋友来了按门铃通知你，你这时才中断你的工作去开门，这样就避免等待和浪费时间。计算机也是一样，例如打印输出，ＣＰＵ传送数据的速度高，而打印机打印的速度低，如果不采用中断技术，ＣＰＵ将经常处于等待状态，效率极低。而采用了中断方式，ＣＰＵ可以进行其它的工作，只在打印机缓冲区中的当前内容打印完毕发出中断请求之后，才予以响应，暂时中断当前工作转去执行向缓冲区传送数据，传送完成后又返回执行原来的程序。这样就大大地提高了计算机系统的效率。

什么是中断的优先级

我们仍然可以举例说明中断优先级的概念。在上面的例子中，如果在电话铃响的同时，门铃也响了，那么你将在“接电话”和“开门”这两个中断请求中选择，先响应哪一个请求。这就有一个谁优先的问题。如果“开门”比“接电话”重要（或者说“开门”比“接电话”的优先级高），那么就应该先开门，然后再接电话，接完电话后再回头来继续写信。这就是说，当同时有多个中断请求时，应该先响应优先级较高的中断请求。

此外，如果在响应一个中断，执行中断处理的过程中，又有新的中断事件发生而发出了中断请求，应该如何处理也取决于中断事件的优先级。当新发生的中断事件的优先级高于正在处理的中断事件时，又将中止当前的中断处理程序，转去处理新发生的中断事件，处理完毕才返回原来的中断处理。在上面的例子中，我们假设“开门”比“接电话”的优先级高。在你写信时，电话铃响了，你去接电话，在通话的过程中，门铃又响了。因为“开门”的优先级高，你只能让通话的对方稍等，放下电话去开门。开门之后再回头继续接电话，通话完毕再回去继续写信。而如果“开门”比“接电话” 的优先级低，那么在通话的过程中门铃响了也可以不予理睬，通话结束再去开门。当然，在日常生活中，谁也不会为“开门”和“接电话”规定一个优先级别的高低。但是在计算机中，各种中断事件很多，其优先级都有规定，否则就会乱套。在计算机中，中断事件的优先级是根据事件的实时性、重要性和软件处理的方便性来安排的。

中断的屏蔽

中断屏蔽也是一个十分重要的功能，所谓中断屏幕蔽是指通过设置相应的中断屏蔽位，禁止响应某个中断。这样作的目的，是保证在执行一些重要的程序中不响应中断，以免造成迟缓而引起错误。例如，在系统启动执行初始化程序时，就屏蔽键盘中断，使初始化程序能够顺利进行。这时，敲任何键，都不会响应。当然对于一些重要的中断是不能屏蔽的，例如重新启动、电源故障、内存出错、总线出错等影响整个系统工作的中断是不能屏蔽的。因此，从中断是否可以被屏蔽来看，可分为可屏蔽中断和不可屏蔽中断两类。

中断是怎样分类的

产生中断请求的设备或事件称为“中断源”。从中断源来看，中断一般可分为三类：

（１）由计算机硬件异常或故障引起的中断，也称为内部异常中断。

（２）由程序中执行了中断指令引起的中断，也称为软中断。

（３）外部设备（如输入输出设备）请求引起的中断，也称为外部中断或Ｉ／Ｏ中断。

在这三类中断中，外部中断我们接触得最多。下面我们来作进一步的介绍。

中断控制器和中断通道

因为每个设备都要使用中断，每个设备也就需要一个传送中断请求的通道。而ＣＰＵ中只有一条接收中断请求的引脚，因此需要有一个机构来收集各个设备产生的各种中断请求，并按优先级排列送给ＣＰＵ。这个机构称为中断控制器。早期的中断控制器是一片８２５９集成芯片，可以接收８个中断请求信号，也就是可以有８个中断通道。ＰＣ机允许使用１５个中断通道，因此需要两片８２５９芯片。现在的微机仍然维持了这个结构，不过８２５９芯片已不是独立的芯片，而被进一步集成到其它的大规模芯片中了。

两片８２５９之间用级联的方法连接起来，即一片８２５９的输出连接到另一片８２５９的输入端。因此实际可以使用的中断通道只有１５个

。

由于每个设备都要占用一个中断通道，如果有两个或两个以上的设备占用了相同的通道时就会发生冲突，使得设备不能正常工作甚至死机。因此在安装新的设备时，一定要选择那些还没有被占用（保留）的中断通道，否则就会引起冲突。选择中断通道一般是通过改变适配卡上的跳线来实现的。很多微机在安装声卡或**卡时没有正确地选择好中断通道，造成冲突后不能工作。对于有即插即用功能的微机和适配卡，能够自动地选择未被占用的通道，就不需要我们去设置了。

更加详细的可以查阅大学教材《微机原理》

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