《微機(jī)中斷控制》課件

《微機(jī)中斷控制》PPT課件目錄CONTENTS中斷的基本概念中斷處理過(guò)程微機(jī)中的中斷系統(tǒng)中斷服務(wù)程序的編寫中斷的實(shí)際應(yīng)用01中斷的基本概念中斷微機(jī)控制中斷的定義指計(jì)算機(jī)在執(zhí)行期間，出現(xiàn)某些意外情況，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，待處理完畢后，再返回到原來(lái)被中斷的地方繼續(xù)執(zhí)行。微型計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)稱，是一種體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、性能穩(wěn)定、價(jià)格低廉、耗電量少、操作簡(jiǎn)便的計(jì)算機(jī)。指通過(guò)一定的手段和方法，使某事物按照預(yù)定的目標(biāo)或計(jì)劃進(jìn)行。根據(jù)中斷的處理方式，可以分為可屏蔽中斷和非屏蔽中斷。可屏蔽中斷可以被允許或禁止，非屏蔽中斷則不能被禁止。根據(jù)中斷源的不同，可以分為硬中斷和軟中斷。硬中斷是由硬件設(shè)備產(chǎn)生的，如鍵盤中斷；軟中斷是由軟件產(chǎn)生的，如操作系統(tǒng)調(diào)度程序產(chǎn)生的進(jìn)程切換中斷。中斷的分類123中斷的作用中斷是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)多任務(wù)并發(fā)執(zhí)行的重要機(jī)制之一。通過(guò)中斷，CPU可以在執(zhí)行完一個(gè)任務(wù)后，自動(dòng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行其他任務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)了多任務(wù)并發(fā)執(zhí)行的效果。中斷可以提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，許多外部事件需要得到及時(shí)響應(yīng)，如電話呼叫、控制信號(hào)等。通過(guò)中斷，系統(tǒng)可以及時(shí)響應(yīng)這些事件，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。中斷可以用于實(shí)現(xiàn)分時(shí)系統(tǒng)中的時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度。在分時(shí)系統(tǒng)中，多個(gè)進(jìn)程共享CPU資源，通過(guò)中斷可以實(shí)現(xiàn)時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度，使得每個(gè)進(jìn)程都能得到一定的CPU時(shí)間片。02中斷處理過(guò)程當(dāng)輸入/輸出設(shè)備完成其工作或發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，會(huì)向CPU發(fā)送中斷請(qǐng)求。在執(zhí)行特定指令時(shí)，如系統(tǒng)調(diào)用或異常處理，也會(huì)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。中斷請(qǐng)求軟件中斷請(qǐng)求硬件中斷請(qǐng)求CPU在收到中斷請(qǐng)求后，需要識(shí)別是哪個(gè)設(shè)備或哪個(gè)原因引起的中斷。識(shí)別中斷源為了在中斷處理完畢后能正確恢復(fù)執(zhí)行，CPU需要保存當(dāng)前程序的執(zhí)行環(huán)境。保存現(xiàn)場(chǎng)中斷響應(yīng)中斷處理中斷服務(wù)程序CPU根據(jù)中斷類型執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序，處理中斷事件。中斷返回處理完中斷后，CPU恢復(fù)被中斷的程序，繼續(xù)執(zhí)行。03微機(jī)中的中斷系統(tǒng)中斷控制器是微機(jī)系統(tǒng)中負(fù)責(zé)管理中斷的硬件設(shè)備。中斷控制器接收來(lái)自各種外部設(shè)備的中斷請(qǐng)求，并根據(jù)優(yōu)先級(jí)進(jìn)行排隊(duì)處理。中斷控制器通過(guò)向CPU發(fā)送中斷信號(hào)來(lái)通知CPU有中斷發(fā)生，以便CPU能夠及時(shí)響應(yīng)并處理中斷。中斷控制器中斷向量表01中斷向量表是用于保存中斷處理程序的地址表。02當(dāng)發(fā)生中斷時(shí)，中斷控制器會(huì)根據(jù)中斷類型查找中斷向量表，獲取相應(yīng)的中斷處理程序的地址。中斷向量表是實(shí)現(xiàn)多任務(wù)處理和實(shí)時(shí)控制的重要手段之一。03中斷優(yōu)先級(jí)決定了不同中斷源在排隊(duì)時(shí)的先后順序，優(yōu)先級(jí)高的中斷會(huì)優(yōu)先得到處理。中斷優(yōu)先級(jí)的設(shè)置需要考慮系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性，以避免因某些高優(yōu)先級(jí)的中斷頻繁打斷低優(yōu)先級(jí)的中斷處理程序而導(dǎo)致的系統(tǒng)不穩(wěn)定。中斷優(yōu)先級(jí)是用來(lái)確定不同中斷源的優(yōu)先級(jí)高低。中斷優(yōu)先級(jí)04中斷服務(wù)程序的編寫定義中斷服務(wù)程序的入口地址是當(dāng)發(fā)生中斷時(shí)，CPU需要跳轉(zhuǎn)到的內(nèi)存地址，以執(zhí)行相應(yīng)的中斷處理程序。獲取方式通常在中斷控制器或中斷描述符表中查找對(duì)應(yīng)的中斷向量，從而得到中斷服務(wù)程序的入口地址。注意事項(xiàng)確保中斷服務(wù)程序的入口地址是可訪問(wèn)和有效的，否則可能導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰或數(shù)據(jù)損壞。中斷服務(wù)程序的入口地址編寫中斷處理代碼根據(jù)具體的中斷類型，編寫相應(yīng)的中斷處理代碼。這些代碼通常包括保存寄存器、執(zhí)行特定操作、恢復(fù)寄存器等步驟。結(jié)束中斷處理在中斷處理完成后，需要清除中斷標(biāo)志位，并返回到被中斷的程序繼續(xù)執(zhí)行。初始化在編寫中斷服務(wù)程序之前，需要先進(jìn)行一些初始化工作，例如設(shè)置中斷控制器、配置中斷描述符表等。中斷服務(wù)程序的編寫步驟返回地址在返回之前，需要保存被中斷的程序的返回地址，以便正確返回到原來(lái)的執(zhí)行位置。注意事項(xiàng)在返回過(guò)程中，需要注意處理好寄存器的恢復(fù)和上下文切換等問(wèn)題，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。返回方式中斷服務(wù)程序執(zhí)行完畢后，需要通過(guò)特定的指令或機(jī)制返回到被中斷的程序繼續(xù)執(zhí)行。中斷服務(wù)程序的返回05中斷的實(shí)際應(yīng)用定時(shí)器中斷定時(shí)器中斷的作用定時(shí)器中斷的實(shí)現(xiàn)方式定時(shí)器中斷的優(yōu)先級(jí)定時(shí)器中斷定時(shí)器中斷的主要作用是實(shí)現(xiàn)精確的時(shí)間控制。在需要定時(shí)執(zhí)行任務(wù)的場(chǎng)景中，如工業(yè)控制、多媒體處理等，定時(shí)器中斷能夠提供高精度的時(shí)間基準(zhǔn)，確保任務(wù)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成。在微機(jī)系統(tǒng)中，定時(shí)器中斷是一種常見(jiàn)類型的中斷。通過(guò)設(shè)置定時(shí)器，當(dāng)定時(shí)器達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間時(shí)，會(huì)觸發(fā)中斷，打斷當(dāng)前正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)而執(zhí)行中斷處理程序。定時(shí)器中斷在實(shí)時(shí)控制、任務(wù)調(diào)度等方面有廣泛應(yīng)用。在多任務(wù)系統(tǒng)中，定時(shí)器中斷通常具有較高的優(yōu)先級(jí)。為了保證實(shí)時(shí)性，定時(shí)器中斷的處理程序通常會(huì)盡快執(zhí)行，以便在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成相應(yīng)的任務(wù)。定時(shí)器中斷的實(shí)現(xiàn)通常依賴于硬件計(jì)時(shí)器。在微機(jī)系統(tǒng)中，硬件計(jì)時(shí)器可以由CPU內(nèi)部或外部硬件設(shè)備提供。通過(guò)編程設(shè)置計(jì)時(shí)器的初始值和計(jì)數(shù)方式，可以控制定時(shí)器中斷的觸發(fā)時(shí)間。01020304鍵盤中斷鍵盤中斷的作用鍵盤中斷的實(shí)現(xiàn)方式鍵盤中斷的優(yōu)先級(jí)鍵盤中斷當(dāng)用戶按下鍵盤上的某個(gè)鍵時(shí)，微機(jī)系統(tǒng)會(huì)觸發(fā)鍵盤中斷。鍵盤中斷處理程序會(huì)讀取按鍵信息，并將按鍵信息傳遞給應(yīng)用程序進(jìn)行處理。鍵盤中斷的作用是實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。通過(guò)鍵盤輸入，用戶可以向微機(jī)系統(tǒng)發(fā)送指令或輸入數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)的交互。鍵盤中斷使得用戶能夠方便地與系統(tǒng)進(jìn)行溝通，提高系統(tǒng)的可用性和用戶體驗(yàn)。鍵盤中斷的實(shí)現(xiàn)依賴于微機(jī)系統(tǒng)中的鍵盤控制器或輸入設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。當(dāng)用戶按下鍵盤上的某個(gè)鍵時(shí)，鍵盤控制器或驅(qū)動(dòng)程序會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(hào)，打斷當(dāng)前正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)而執(zhí)行鍵盤中斷處理程序。處理程序會(huì)讀取按鍵信息，并將其傳遞給應(yīng)用程序進(jìn)行處理。鍵盤中斷的優(yōu)先級(jí)通常較高，但低于一些緊急的中斷事件，如實(shí)時(shí)時(shí)鐘中斷或硬件錯(cuò)誤中斷。在多任務(wù)系統(tǒng)中，為了保證實(shí)時(shí)性和響應(yīng)速度，鍵盤中斷的處理程序通常會(huì)盡快執(zhí)行。串行口中斷串行口中斷的作用串行口中斷的實(shí)現(xiàn)方式串行口中斷的優(yōu)先級(jí)串行口中斷當(dāng)微機(jī)系統(tǒng)的串行口接收到數(shù)據(jù)或發(fā)送完數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生串行口中斷。串行口中斷處理程序會(huì)負(fù)責(zé)讀取或?qū)懭氪锌跀?shù)據(jù)緩沖區(qū)，并執(zhí)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理任務(wù)。串行口中斷的作用是實(shí)現(xiàn)串行通信。通過(guò)串行口，微機(jī)系統(tǒng)可以與其他設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，如與其他計(jì)算機(jī)、調(diào)制解調(diào)器或傳感器等進(jìn)行通信。串行口中斷能夠保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，提高系統(tǒng)的通信性能和可靠性。串行口中斷的實(shí)現(xiàn)依賴于微機(jī)系統(tǒng)中的串行口控制器或驅(qū)動(dòng)程序。當(dāng)接收到數(shù)據(jù)或發(fā)送完數(shù)據(jù)時(shí)，串行口控制器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(hào)，打斷當(dāng)前正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)而執(zhí)行串