中断的相关知识

• 一、外部中断
• • 1.外设请求
  • 2.人工干预
• 二、内部中断
• • 1.自愿中断
  • 2.强迫中断
  • • ①硬件故障
    • ②软件中断
• 三、中断响应过程
• • 1.单中断
  • 2.多重中断
• 四、真题嗅探

一、外部中断

狭义的中断，信号来源：CPU外部{\color{red} CPU外部}CPU外部，中断事件与当前执行指令无关
只有在CPU中断允许状态时才会响应外部中断请求

比如：
I/O设备发出I/O中断
外部信号中断（如用户按下esc按键）
定时器引起的时钟中断（如时间片中断）
网络数据包到达

1.外设请求

如：I/O操作完成发出的中断信号、时钟中断（用于计时）

2.人工干预

如：用户强行终止一个进程

二、内部中断

信号来源：CPU内部{\color{red} CPU内部}CPU内部，中断事件由当前执行指令引发
内中断时不可被屏蔽的，一旦出现，立即处理

比如：
地址非法，
校验出错，
访存时缺页（由当前执行的指令引发的）
存取访问控制错，
算术操作溢出
数据格式非法
除数为0
非法指令
用户程序执行特权指令
用户态切换到内核态

Cache-主存：Cache的缺失调度是由硬件自动完成的
虚拟存储器：缺页的处理是由硬件和操作系统一起完成的

1.自愿中断

又叫指令中断，如系统调用时使用访管指令（又叫陷入指令，trap指令）

自陷是对中断的一种巧用，是一种主动机制，它是一种预先安排的异常事件，就类似于我们调试程序的断点。

2.强迫中断

①硬件故障

如缺页

②软件中断

如整数除0

三、中断响应过程

第一步，中断请求。是指中断源向CPU发出请求中断的要求
第二步，中断判优。当有多个中断源发出请求时，需要通过适当的办法决定先处理哪个中断请求
第三步，中断响应。指CPU终止现行程序转去执行中断服务程序的过程
第四步，中断处理。指CPU执行中断服务程序
第五步，中断返回。执行完中断服务程序后，返回到被中断的程序

1.单中断

①关中断
②保存PC、PSW
③根据中断向量引出对应的中断服务程序（通用寄存器的保护由中断服务程序完成）
④开中断（终端服务程序完成时）

2.多重中断

在执行中断的过程中，如果有新的中断请求到来，会暂停当前的中断服务程序，转而处理新的中断，执行中断服务程序时处于开中断

在多重中断中，优先级高的中断源有权中断优先级低的中断源；
通过改变中断屏蔽字可以改变中断优先级；

取址周期——间址周期——执行周期——中断周期
在一条指令执行结束后响应中断，有利于保存和恢复现场
中断请求期间CPU处于开中断，可以继续相应新的中断

四、真题嗅探

【例】（2020）与中断相关的操作，由操作系统的完成的是
1.保存被中断程序的终端点 —— 硬件完成
2.提供中断服务 —— 操作系统
3.初始化中断向量表 —— 存在内存中，开机初始化，由操作系统完成
4.保存中断屏蔽字 —— 多重中断时，由操作系统完成