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周群中断

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  本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目

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  。

  中断是指计算机运行过程中,出现某些意外情况需主机干预时,机器能自动停止正在运行的程序并转入处理新情况的程序,处理完毕后又返回原被暂停的程序继续运行。

  [1]

  中文名

  中断

  外文名

  Interrupt Request

  学 科

  计算机

  应 用

  计算机编程

  分 类

  硬性中断、软性中断

  顺 序

  高级中断优先

  1

  术语解释

  2

  分类

  3

  防止方法

  4

  功能

  5

  中断优先权

  6

  中断过程

  7

  向量中断

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  指处理机处理程序运行中出现的紧急事件的整个过程.程序运行过程中,系统外部、系统内部或者现行程序本身若出现紧急事件,处理机立即中止现行程序的运行,自动转入相应的处理程序(中断服务程序),待处理完后,再返回原来的程序运行,这整个过程称为程序中断;当处理机接受中断时,只需暂停一个或几个周期而不执行处理程序的中断,称为简单中断.中断又可分为屏蔽中断和非屏蔽中断两类.可由程序控制其屏蔽的中断称为屏蔽中断或可屏蔽中断.屏蔽时,处理机将不接受中断.反之,不能由程序控制其屏蔽,处理机一定要立即处理的中断称为非屏蔽中断或不可屏蔽中断.非屏蔽中断主要用于断电、电源故障等必须立即处理的情况.处理机响应中断时,不需执行查询程序.由被响应中断源向CPU发向量地址的中断称为向量中断,反之为非向量中断.向量中断可以提高中断响应速度。

  [2]

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  硬件中断(Hardware Interrupt)

  [3]

  :可屏蔽中断(maskable interrupt)。硬件中断的一类,可通过在中断屏蔽寄存器中设定位掩码来关闭。非可屏蔽中断(non-maskable interrupt,NMI)。硬件中断的一类,无法通过在中断屏蔽寄存器中设定位掩码来关闭。典型例子是时钟中断(一个硬件时钟以恒定频率—如50Hz—发出的中断)。处理器间中断(interprocessor interrupt)。一种特殊的硬件中断。由处理器发出,被其它处理器接收。仅见于多处理器系统,以便于处理器间通信或同步。伪中断(spurious interrupt)。一类不希望被产生的硬件中断。发生的原因有很多种,如中断线路上电气信号异常,或是中断请求设备本身有问题。软件中断(Software Interrupt)

  [3]

  :软件中断。是一条CPU指令,用以自陷一个中断。由于软中断指令通常要运行一个切换CPU至内核态(Kernel Mode/Ring 0)的子例程,它常被用作实现系统调用(System call)。

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  要防止中断冲突,其实就是要知道什么设备容易产生中断冲突,只要知道了这点,在使用这些设备时稍微注意一下就可以了。下面我列出一些容易冲突的设备,希望对读者有用。1、声卡:一些早期的ISA型声卡,系统很有可能不认,就需要用户手动设置(一般为5)2、内置调制解调器和鼠标:一般鼠标用COM1,内置调制解调器使用COM2的中断(一般为3),这时要注意此时COM2上不应有其它设备3、网卡和鼠标:此问题一般发生在鼠标在COM1口,使用中断为3,这时要注意通常网卡的默认中断为3,两者极有可能发成冲突。4、打印机和EPP扫描仪:在安装扫描仪驱动程序时应将打印机打开,因为两个设备中串联,所以为了防止以后扫描仪驱动程序设置有误,一定要将打印机打开再安装扫描仪驱动程序。5、操作系统和BIOS:如果计算机使用了“即插即用”操作系统(例如win98),应将BIOS中PNP OS Installed设置为Yes这样可让操作系统重新设置中断。6、PS/2鼠标和BIOS:在使用PS/2鼠标时应将BIOS中PS/2 Mouse Function Control打开或设置为Auto,只有这样BIOS才能将IRQ12分配给PS/2鼠标用。

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  现代计算机中采用中断系统的主要目的是

  [4]

  :①提高计算机系统效率。计算机系统中处理机的工作速度远高于外围设备的工作速度。通过中断可以协调它们之间的工作。当外围设备需要与处理机交换信息时,由外围设备向处理机发出中断请求,处理机及时响应并作相应处理。不交换信息时,处理机和外围设备处于各自独立的并行工作状态。②维持系统可靠正常工作。现代计算机中,程序员不能直接干预和操纵机器,必须通过中断系统向操作系统发出请求,由操作系统来实现人为干预。主存储器中往往有多道程序和各自的存储空间。在程序运行过程中,如出现越界访问,有可能引起程序混乱或相互破坏信息。为避免这类事件的发生,周群由存储管理部件进行监测,一旦发生越界访问,向处理机发出中断请求,处理机立即采取保护措施。③满足实时处理要求。在实时系统中,各种监测和控制装置随机地向处理机发出中断请求,处理机随时响应并进行处理。④提供故障现场处理手段。处理机中设有各种故障检测和错误诊断的部件,一旦发现故障或错误,立即发出中断请求,进行故障现场记录和隔离,为进一步处理提供必要的依据。

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  在某一时刻有几个中断源同时发出中断请求时,处理器只响应其中优先权最高的中断源。当处理机正在运行某个中断服务程序期间出现另一个中断源的请求时,如果后者的优先权低于前者,处理机不予理睬,反之,处理机立即响应后者,进入所谓的“嵌套中断”。中断优先权的排序按其性质、重要性以及处理的方便性决定,由硬件的优先权仲裁逻辑或软件的顺序询问程序来实现

  [4]

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  按照事件发生的顺序,中断过程包括

  [4]

  :①中断源发出中断请求;②判断当前处理机是否允许中断和该中断源是否被屏蔽;③优先权排队;④处理机执行完当前指令或当前指令无法执行完,则立即停止当前程序,保护断点地址和处理机当前状态,转入相应的中断服务程序;⑤执行中断服务程序;⑥恢复被保护的状态,执行“中断返回”指令回到被中断的程序或转入其他程序。上述过程中前四项操作是由硬件完成的,后两项是由软件完成的。

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  对应每个中断源设置一个向量。这些向量顺序存在主存储器的特定存储区。向量的内容是相应中断服务程序的起始地址和处理机状态字。在响应中断时,由中断系统硬件提供向量地址,处理机根据该地址取得向量,并转入相应的中断服务程序

  [4]

  。

  词条图册

  更多图册

  参考资料

  1.

  《教师百科辞典》编委会.教师百科辞典:社会科学文献出版社 ,1987

  2.

  《数学辞海》编辑委员会.数学辞海 第五卷:中国科学技术出版社 ,2002

  3.

  Silberschatz, Abraham/ Galvin, Peter Baer/ Gagne, Greg. 2011,operating system concepts. John Wiley & Sons Inc,

  4.

  《中国电力百科全书》编辑委员会.中国电力百科全书:中国电力出版社,2001