《中断系统及其应用》PPT课件.ppt

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1、第六章中断系统及其应用6.1中断的基本概念6.1.1中断概念6.1.2中断源6.1.3中断系统功能6.1.1中断概念计算机在执行程序的过程中，由于CPU之外的某种原因，有必要尽快地中止该程序的执行，转而去执行相应的处理程序，待处理程序结束之后，再返回来继续执行从断点处开始的原程序。这种程序在执行过程中由于外界的原因而被中间打断的情况称为“中断”。6.1.1中断概念中断之后，CPU执行的处理程序，称为中断服务程序，而把中断之前原来运行的程序称为主程序。主程序被断开的位置(地址)称为断点。能够向CPU发出中断申请的来源，称为中断源，

2、它是引起CPU中断的原因。中断源向CPU要求服务的请求称为中断请求，或中断申请。6.1.1中断概念CPU响应中断，进行中断处理类似于调用子程序。其区别在于，由于引起中断的原因是随机发生的，因而转向中断服务程序进行中断处理也是随机的;而调用子程序，则是在程序中事先安排好的。6.1.1中断概念引入中断的益处实现分时操作。CPU在启动外设之后，继续执行主程序，同时外设也开始工作。当外设需要服务时，便向CPU发出中断申请，CPU转去为外设作短暂的服务，中断处理完毕又返回执行主程序，外设也继续工作。这样就解决了快速的CPU与慢速的外设之间

3、的矛盾，CPU可以和多个外设同时工作，大大提高了CPU的利用率。6.1.1中断概念实现实时处理。所谓实时，就是指物理事件发生的真实时间。实时处理，就是指计算机对外来信号的响应要及时，或者说对外来的信息要在限定的时间内对其进行处理，否则会丢失信息，产生错误的处理。微型机用于实时控制时，现场的各种参数、状态信息在任何时刻均可发出中断请求，要求CPU及时进行处理，引进中断后就能迅速作出响应处理。一般来说，实现实时任务的手段就是采用中断。6.1.1中断概念及时处理故障。微型机在运行过程中，出现一些事先无法预料的故障是难免的，如电源突变，

4、运算溢出等，采用中断，计算机便可自行处理而无需停机。由于中断请求是随机输入的，因中断错误而引起事故的再现性极差，所以对于中断故障方面的查错和测试比较困难。在利用中断技术时，无论是在硬件设计或软件编制方面更应确保正确无误。6.1中断的基本概念6.1.1中断概念6.1.2中断源6.1.3中断系统功能6.1.2中断源中断源是提出中断申请的来源。中断源通常可分为以下几种。设备中断由计算机系统各组成部分的外部设备发出的中断申请，称为设备中断。如键盘、行打印机、A/D转换器等。定时时钟定时提出中断申请。例如，在定时控制或定时数据采集系统中，

5、由外部时钟电路定时，一旦到达规定的时间，时钟电路就向CPU发出中断申请。6.1.2中断源故障源目前，微型机的内存RAM是采用半导体存储器，所以在电源掉电时，需要接入备用电源供电电路，以便保护存储器RAM中的信息。一般的做法是，在直流电源上并联电容，当电容电压因电源掉电下降到一定值时就发出中断申请,CPU响应中断执行保护现场信息的操作。6.1.2中断源程序性中断源例如，为调试程序而设置断点、单步工作等。对于每个中断源，不仅要求能发出中断请求信号，而且这个信号还要能保持一定的时间，直至CPU响应这个中断请求后才能而且必须撤消这个中断

6、请求信号。这样既不会因CPU未及时响应而丢失中断申请信号，也不会出现多次重复中断的情况。所以，要求每个中断源的接口电路中有一个中断请求触发器。另外，在实际系统中，往往有多个中断源，为了增加控制的灵活性，在每个中断源的接口电路中还设置一个中断屏蔽触发器，由它控制该中断源的中断申请信号能否送到CPU。6.1中断的基本概念6.1.1中断概念6.1.2中断源6.1.3中断系统功能6.1.3中断系统功能实现中断及返回当某一中断源发出中断申请时，若CPU允许响应这个中断请求，则CPU在现行指令执行完后，把断点处的PC值(即下一条要执行指令的

7、地址)、有关寄存器的内容和标志位的状态推入堆栈保存下来(称为保护断点和保护现场);6.1.3中断系统功能然后再转到相应的中断服务程序的入口，同时清除中断请求触发器;当中断服务程序执行完以后，再恢复被保留的寄存器的内容和标志位的状态(称为恢复现场);并将断点地址从堆栈中弹出到PC，使CPU返回断点处，继续执行主程序。6.1.3中断系统功能实现中断优先权排队通常在系统中有多个中断源，有时出现两个或多个中断源同时提出中断请求的情况，这就要求CPU既能区分各个中断源的请求，又能确定首先为哪一个中断源服务。为了解决这一间题，用户事先根据事

8、件处理的紧迫性和实时性给各中断源规定了优先级别，即规定了中断源享有的先后不同的响应权利，称为中断优先权。CPU按中断优先权的高低逐次响应中断的过程称为中断优先权排队。当有两个或多个中断源同时提出中断请求时，CPU能识别出优先权高的中断源，并响应它的中断请求，待处