《中斷與中斷控制》課件

《中斷與中斷控制》ppt課件中斷的基本概念中斷處理過(guò)程中斷控制器的功能與結(jié)構(gòu)中斷處理程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中斷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)與展望01中斷的基本概念中斷：在計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序的過(guò)程中，出現(xiàn)某些突發(fā)事件或異常情況，使得計(jì)算機(jī)暫時(shí)停止當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)去處理突發(fā)事件或異常情況，處理完畢后再返回原處繼續(xù)執(zhí)行原來(lái)的程序。中斷是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中對(duì)外部事件引起機(jī)器狀態(tài)改變的一種處理機(jī)制。中斷是一種處理機(jī)異?；蚴鹿实氖侄?，當(dāng)出現(xiàn)異?；蚴鹿蕰r(shí)，處理機(jī)根據(jù)中斷的性質(zhì)和產(chǎn)生的原因，采取不同的措施。中斷的定義可分為單一中斷和多重中斷。單一中斷是指一個(gè)外部事件只能引起一個(gè)中斷；多重中斷是指一個(gè)外部事件可引起多個(gè)中斷。根據(jù)中斷源的數(shù)量可分為可屏蔽中斷和不可屏蔽中斷?？善帘沃袛嗍侵缚梢酝ㄟ^(guò)控制信號(hào)來(lái)禁止或允許中斷發(fā)生；不可屏蔽中斷則無(wú)法通過(guò)控制信號(hào)來(lái)禁止或允許。根據(jù)中斷是否可屏蔽可分為同步中斷和異步中斷。同步中斷是指由CPU按照一定的優(yōu)先級(jí)順序產(chǎn)生的中斷；異步中斷是指由其他硬件設(shè)備隨機(jī)產(chǎn)生的中斷。根據(jù)中斷的處理方式中斷的分類在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，外部事件需要通過(guò)中斷來(lái)及時(shí)處理，以保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。實(shí)時(shí)處理多任務(wù)處理異常處理在多任務(wù)系統(tǒng)中，多個(gè)任務(wù)共享CPU資源，通過(guò)中斷可以實(shí)現(xiàn)任務(wù)的切換和調(diào)度。當(dāng)程序出現(xiàn)異?；蝈e(cuò)誤時(shí)，可以通過(guò)中斷來(lái)處理，保證程序的穩(wěn)定性和可靠性。030201中斷的作用02中斷處理過(guò)程當(dāng)某個(gè)硬件設(shè)備完成一項(xiàng)工作時(shí)，會(huì)向CPU發(fā)送一個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)。硬件中斷請(qǐng)求在某些情況下，CPU也可以主動(dòng)發(fā)起中斷，例如系統(tǒng)調(diào)用。軟件中斷請(qǐng)求中斷請(qǐng)求CPU根據(jù)中斷的優(yōu)先級(jí)來(lái)決定是否響應(yīng)這個(gè)中斷。CPU通過(guò)查找中斷向量表來(lái)確定對(duì)應(yīng)的中斷處理程序。中斷識(shí)別中斷向量表中斷優(yōu)先級(jí)保存上下文CPU在處理中斷之前，需要保存當(dāng)前正在執(zhí)行的程序的狀態(tài)，以便在處理完中斷后能繼續(xù)執(zhí)行。中斷處理程序執(zhí)行CPU執(zhí)行對(duì)應(yīng)的中斷處理程序，處理該中斷事件。中斷響應(yīng)清除中斷源在處理完中斷后，需要清除該中斷源，防止再次觸發(fā)?；謴?fù)上下文CPU在處理完中斷后，需要恢復(fù)之前保存的上下文，以便繼續(xù)執(zhí)行原來(lái)的程序。中斷處理03中斷控制器的功能與結(jié)構(gòu)中斷控制器能夠接收來(lái)自各種輸入/輸出設(shè)備的請(qǐng)求，判斷是否有中斷發(fā)生。接收中斷請(qǐng)求中斷控制器根據(jù)不同的中斷源，確定中斷的優(yōu)先級(jí)，并按照優(yōu)先級(jí)順序進(jìn)行處理。優(yōu)先級(jí)管理在處理中斷時(shí)，中斷控制器負(fù)責(zé)保存被中斷程序的現(xiàn)場(chǎng)信息，以便在中斷處理完畢后能夠恢復(fù)程序的執(zhí)行。保存和恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)中斷控制器將接收到的中斷請(qǐng)求發(fā)送給處理器，通知處理器有中斷發(fā)生。發(fā)送中斷響應(yīng)中斷控制器的功能中斷控制器芯片中斷信號(hào)線控制邏輯寄存器中斷控制器的結(jié)構(gòu)01020304通常采用可編程邏輯芯片或?qū)Ｓ眉呻娐穼?shí)現(xiàn)。連接中斷控制器和處理器、輸入/輸出設(shè)備的信號(hào)線。用于實(shí)現(xiàn)中斷控制器的功能，如優(yōu)先級(jí)管理、現(xiàn)場(chǎng)保存和恢復(fù)等。用于存儲(chǔ)中斷控制器的狀態(tài)信息和控制參數(shù)。保存和恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)在處理器處理該中斷的過(guò)程中，負(fù)責(zé)保存和恢復(fù)被中斷程序的現(xiàn)場(chǎng)信息。發(fā)送中斷響應(yīng)將中斷請(qǐng)求發(fā)送給處理器，通知處理器有中斷發(fā)生。優(yōu)先級(jí)判斷根據(jù)預(yù)設(shè)的優(yōu)先級(jí)規(guī)則，判斷該中斷請(qǐng)求的優(yōu)先級(jí)。初始化在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，對(duì)中斷控制器進(jìn)行初始化設(shè)置，包括設(shè)置中斷優(yōu)先級(jí)、配置控制邏輯等。接收中斷請(qǐng)求當(dāng)有輸入/輸出設(shè)備產(chǎn)生中斷請(qǐng)求時(shí)，中斷控制器接收該請(qǐng)求。中斷控制器的工作原理04中斷處理程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)根據(jù)實(shí)際需求，確定需要處理的中斷類型，如定時(shí)器中斷、鍵盤(pán)中斷等。確定中斷類型設(shè)計(jì)中斷處理程序的流程，包括中斷請(qǐng)求的響應(yīng)、中斷處理、中斷返回等環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)中斷處理流程為中斷處理程序分配所需的資源，如內(nèi)存空間、寄存器等。分配資源中斷處理程序的設(shè)計(jì)

中斷處理程序的實(shí)現(xiàn)編寫(xiě)中斷處理程序代碼根據(jù)設(shè)計(jì)，編寫(xiě)具體的中斷處理程序代碼。配置中斷控制器配置中斷控制器，設(shè)置中斷優(yōu)先級(jí)、向量表等參數(shù)。測(cè)試與調(diào)試對(duì)實(shí)現(xiàn)的中斷處理程序進(jìn)行測(cè)試和調(diào)試，確保其正確性和穩(wěn)定性。通過(guò)減少中斷處理時(shí)間，提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能。優(yōu)化中斷處理速度采取措施減少因中斷丟失導(dǎo)致的數(shù)據(jù)不一致問(wèn)題。減少中斷丟失合理設(shè)計(jì)中斷嵌套結(jié)構(gòu)，避免因嵌套不當(dāng)導(dǎo)致的問(wèn)題。優(yōu)化中斷嵌套中斷處理程序的優(yōu)化05中斷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)與展望低功耗設(shè)計(jì)隨著移動(dòng)設(shè)備和嵌入式系統(tǒng)的普及，低功耗設(shè)計(jì)成為中斷技術(shù)的關(guān)鍵需求。實(shí)時(shí)處理隨著物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域的快速發(fā)展，實(shí)時(shí)處理成為中斷技術(shù)的重要發(fā)展方向。智能化人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)在中斷控制中的應(yīng)用，使得中斷技術(shù)更加智能化和自適應(yīng)性。中斷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)分布式系統(tǒng)隨著云計(jì)算、邊緣計(jì)算等分布式系統(tǒng)的普及，中斷技術(shù)需要支持分布式系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、可靠性和擴(kuò)展性。物聯(lián)網(wǎng)安全物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的廣泛應(yīng)用對(duì)中斷技術(shù)提出了新的安全挑戰(zhàn)，需要加強(qiáng)中斷技術(shù)的安全性和隱私保護(hù)。異構(gòu)多核處理器隨著處理器技術(shù)的不斷發(fā)展，異構(gòu)多核處理器將成為主流，中斷技術(shù)需要適應(yīng)這種變化，提供高效、實(shí)時(shí)的中斷控制。中斷技術(shù)的未來(lái)展望03通信系統(tǒng)中斷技術(shù)在通信系統(tǒng)中用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸和處理，保證通信的實(shí)時(shí)性和可靠性。01實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中斷技術(shù)