中斷
一、定義
當CPU正在正常運行時，外部發生的某一隨機事件請求CPU去處理，於是CPU暫時中止現行程序的運行而處理所發生的事件，處理完畢後，再回到原來被中止的地方繼續執行，這種能力和行爲稱爲中斷。系統爲實現中斷而採取的硬件和軟件措施稱爲中斷系統。
• 一個完整的中斷過程應該包括：中斷請求、中斷判優、
中斷響應、中斷處理和中斷返回。
首先中斷源提出中斷申請，在該中斷允許的情況下，CPU首先響應優先級別高的中斷源提出的中斷請求，等處理完高優先級中斷源的中斷服務程序後再響應較
低優先級別的中斷請求；CPU暫停現行程序，將PC中下一條指令的地址入棧保護起來，響應中斷請求，進入中斷服務程序；中斷服務程序首先保護現場，接着執行中斷源服務程序主體部分，然後恢復現場，最後返回主程序。
二、基本觀念
（一）、中斷源
引起中斷的事件，即發出中斷請求的來源，稱爲中斷源。在計算機系
統中，軟件和硬件均可以提出中斷請求。
- 一般的I/O 設備，如鍵盤、打印機等。
- 實時時鐘。
- 軟、硬件故障。
- 爲了調試程序而設置的中斷。(例如設置斷點，單步運行等)
中斷源的設置—即使是最高級的計算機，也不能夠處理全部的異常情 況和特殊事件，它只能根據應用目的設計一些事先確定的中斷源。
（二）、中斷請求
用某種信號通知CPU指明某個外設正在請求中斷，需要CPU中斷現行程序的執行。
• 中斷請求的條件：
（1）外設具有提出中斷請求功能；
（2）CPU允許該外設發中斷請求。
• 中斷屏蔽：是否允許CPU響應中斷請求。可通過設置狀態寄存器上的IF標識位來控制。
（1）非屏蔽中斷(NMI)
出現在NMI線上的中斷請求爲非屏蔽中斷，這種中斷不受中斷允許標誌IF的影響，
它總是被CPU接受的。非屏蔽中斷的優先權高於可屏蔽中斷。
（2）可屏蔽中斷
出現在INTR線上的中斷請求信號。是否響應INTR的請求，取決於中斷允許標誌
位IF的狀態。只有當中斷允許標誌位IF爲1時，CPU才能響應INTR的中斷請求。
• 如果IF爲0，即使INTR端有中斷請求信號CPU也不會響應。這種情況稱爲中斷屏蔽。
• 通常CPU爲每個中斷源設置一箇中斷請求觸發器，把該觸發器置“1”時，向CPU發
出中斷請求且一直保持這一狀態，直到CPU響應該中斷請求後才能而且必須清除這一請求信號，以防止重複中斷。
1、中斷請求信號的傳送
• 中斷請求信號產生後，可以通過中斷請求線傳送給CPU。
• 按照中斷請求線的數目分爲單線中斷 多線中斷 多線多級中斷
• 1）. 單線中斷
• 各中斷源的請求信號通過三態門彙集到一根公共請求線上，如下圖。
• 當收到中斷請求後，CPU必須通過相應的軟件或硬件的方法來判斷是哪個設備提出中斷請求。在微機中廣泛採用這種模式。
2）. 多線中斷
• 在多線中斷技術中，各個中斷源單獨設置中斷請求線，將中斷請求直接送往
CPU。
當CPU收到中斷請求信號後，就知道了請求源是誰，這有利於提高中斷響應的
速度，便於採用向量中斷技術，但其硬件代價較大。
• 缺點：中斷源的數目難以擴充。
3）. 多線多級中斷
• 當中斷源的數目大於中斷輸入線的數目時，通常是將中斷請求線連接成二維結構
(多線多級技術)，如下圖。
（三）、中斷響應
• 中斷響應 • 中斷響應是指主機發現外部中斷請求，中止現行程序的執行，
到調出中斷服務程序這一過程。
• 中斷響應的條件
① CPU處於開中斷狀態
② 在一條指令執行完
② 至少要有一個未被屏蔽的中斷請求
• 中斷響應過程
① 關中斷0=>中斷允許觸發器CIEN
② 保護斷點和程序狀態PC=>堆棧(或特殊寄存器EPC)PSW=>堆棧
③ 識別中斷源，取得中斷服務程序首地址和初始程序狀態字分別送PC和PSWR
（四）、中斷處理過程
中斷處理過程包括：
進入中斷服務程序，中斷服務程序首先保護現場，接着執行中斷源服務程序主
體部分，然後恢復現場，最後返回主程序。
中斷請求——中斷判優——中斷響應——中斷處理——中斷返回
進一步可細分爲：
- 關中斷
- 保存斷點（入棧當前IP值）
- 識別中斷源（尋找相應的中斷服務程序入口地址）
- 保護現場（入棧各重要寄存器）
- 執行中斷服務程序
- 恢復現場（出棧各寄存器）
- 開中斷
- 返回（出棧IP）。