中断
一、定义
当CPU正在正常运行时，外部发生的某一随机事件请求CPU去处理，于是CPU暂时中止现行程序的运行而处理所发生的事件，处理完毕后，再回到原来被中止的地方继续执行，这种能力和行为称为中断。系统为实现中断而采取的硬件和软件措施称为中断系统。
• 一个完整的中断过程应该包括：中断请求、中断判优、
中断响应、中断处理和中断返回。
首先中断源提出中断申请，在该中断允许的情况下，CPU首先响应优先级别高的中断源提出的中断请求，等处理完高优先级中断源的中断服务程序后再响应较
低优先级别的中断请求；CPU暂停现行程序，将PC中下一条指令的地址入栈保护起来，响应中断请求，进入中断服务程序；中断服务程序首先保护现场，接着执行中断源服务程序主体部分，然后恢复现场，最后返回主程序。
二、基本观念
（一）、中断源
引起中断的事件，即发出中断请求的来源，称为中断源。在计算机系
统中，软件和硬件均可以提出中断请求。
- 一般的I/O 设备，如键盘、打印机等。
- 实时时钟。
- 软、硬件故障。
- 为了调试程序而设置的中断。(例如设置断点，单步运行等)
中断源的设置—即使是最高级的计算机，也不能够处理全部的异常情 况和特殊事件，它只能根据应用目的设计一些事先确定的中断源。
（二）、中断请求
用某种信号通知CPU指明某个外设正在请求中断，需要CPU中断现行程序的执行。
• 中断请求的条件：
（1）外设具有提出中断请求功能；
（2）CPU允许该外设发中断请求。
• 中断屏蔽：是否允许CPU响应中断请求。可通过设置状态寄存器上的IF标识位来控制。
（1）非屏蔽中断(NMI)
出现在NMI线上的中断请求为非屏蔽中断，这种中断不受中断允许标志IF的影响，
它总是被CPU接受的。非屏蔽中断的优先权高于可屏蔽中断。
（2）可屏蔽中断
出现在INTR线上的中断请求信号。是否响应INTR的请求，取决于中断允许标志
位IF的状态。只有当中断允许标志位IF为1时，CPU才能响应INTR的中断请求。
• 如果IF为0，即使INTR端有中断请求信号CPU也不会响应。这种情况称为中断屏蔽。
• 通常CPU为每个中断源设置一个中断请求触发器，把该触发器置“1”时，向CPU发
出中断请求且一直保持这一状态，直到CPU响应该中断请求后才能而且必须清除这一请求信号，以防止重复中断。
1、中断请求信号的传送
• 中断请求信号产生后，可以通过中断请求线传送给CPU。
• 按照中断请求线的数目分为单线中断 多线中断 多线多级中断
• 1）. 单线中断
• 各中断源的请求信号通过三态门汇集到一根公共请求线上，如下图。
• 当收到中断请求后，CPU必须通过相应的软件或硬件的方法来判断是哪个设备提出中断请求。在微机中广泛采用这种模式。
2）. 多线中断
• 在多线中断技术中，各个中断源单独设置中断请求线，将中断请求直接送往
CPU。
当CPU收到中断请求信号后，就知道了请求源是谁，这有利于提高中断响应的
速度，便于采用向量中断技术，但其硬件代价较大。
• 缺点：中断源的数目难以扩充。
3）. 多线多级中断
• 当中断源的数目大于中断输入线的数目时，通常是将中断请求线连接成二维结构
(多线多级技术)，如下图。
（三）、中断响应
• 中断响应 • 中断响应是指主机发现外部中断请求，中止现行程序的执行，
到调出中断服务程序这一过程。
• 中断响应的条件
① CPU处于开中断状态
② 在一条指令执行完
② 至少要有一个未被屏蔽的中断请求
• 中断响应过程
① 关中断0=>中断允许触发器CIEN
② 保护断点和程序状态PC=>堆栈(或特殊寄存器EPC)PSW=>堆栈
③ 识别中断源，取得中断服务程序首地址和初始程序状态字分别送PC和PSWR
（四）、中断处理过程
中断处理过程包括：
进入中断服务程序，中断服务程序首先保护现场，接着执行中断源服务程序主
体部分，然后恢复现场，最后返回主程序。
中断请求——中断判优——中断响应——中断处理——中断返回
进一步可细分为：
- 关中断
- 保存断点（入栈当前IP值）
- 识别中断源（寻找相应的中断服务程序入口地址）
- 保护现场（入栈各重要寄存器）
- 执行中断服务程序
- 恢复现场（出栈各寄存器）
- 开中断
- 返回（出栈IP）。