《中断系统及其应用》PPT课件

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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

2、断源，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

3、速的外设之间的矛盾，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

4、免的，如电源突变，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

5、制或定时数据采集系统中，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

6、请求后才能而且必须撤消这个中断请求信号。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

7、断点处的PC值(即下一条要执行指令的地址)、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

8、断源服务。为了解决这一间题，用户事先根据事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