什么是中断:类型和它的应用

pc使用中断请求来处理各种硬件功能。硬件中断在1953年由UNIVAC 1103首次引入。1954年，IBM 650首次引入中断屏蔽。为了实现不同的功能，需要为不同的硬件设备分配不同的irq。在程序执行过程中，如键盘、鼠标等设备需要CPU的服务，并产生一个中断来获得CPU的注意并处理请求的服务。这些被称为中断．I/O设备的一个总线是专门为这个目的服务的，被称为中断服务程序(ISR)。这些被用于各种应用，如时间敏感事件，数据传输，强调异常事件，看门狗计时器，陷阱等。

什么是中断?

定义:它被称为输入信号对于需要立即处理事件的硬件或软件事件具有最高优先级。在早期的计算中处理器必须等待信号来处理任何事件。处理器应该检查每一个硬件和软件程序，以了解是否有任何信号要处理。这种方法将消耗大量的时钟周期，并使处理器繁忙。以防万一，如果产生了任何信号，处理器将再次花费一些时间来处理该事件，从而导致系统性能较差。

为了克服这一复杂的过程，提出了一种新的机制。在这种机制中，硬件或软件将把信号发送给处理器，而不是处理器检查来自硬件或软件的任何信号。该信号以最高优先级向处理器发出警报，并通过保存其当前状态和功能暂停当前的活动，并立即处理中断，这被称为ISR。因为它不会持续很长时间，处理器一旦处理完毕就会重新启动正常的活动。

类型的中断

这些被分为两种主要类型。

硬件中断

一种从外部设备或硬件发出的与处理器通信的电子信号，表明它需要立即处理。例如，键盘的敲击或鼠标的动作调用硬件中断，导致CPU读取和处理硬件中断。因此，它以异步方式到达，并且在执行指令的任何时间点到达。

硬件中断分为两种类型

• 可屏蔽中断-处理器必须中断掩码寄存器，允许启用和禁用硬件中断。每个信号都有一个位放在掩码寄存器中。如果设置了该位，则在未设置位时启用或禁用中断，反之亦然。通过这些屏蔽中断处理器的信号称为屏蔽中断。
• 屏敝中断(敝中断)- NMIs是最高优先级的活动，需要立即处理，并在任何情况下，如超时信号从看门狗定时器产生。

软件中断

处理器本身在执行某些指令或满足特定条件后请求软件中断。这些可能是触发中断(如子程序调用)的特定指令，也可能由于程序执行错误(称为异常或陷阱)而被意外触发。

触发方法

通常，这些信号被设计为使用逻辑信号电平或信号边缘触发。这些方法有两种类型。

Level-triggered中断

在这种类型中，如果断言该服务级别，则输入模块调用一个中断。如果当固件中断处理程序处理中断源时，中断源继续被断言，则该模块重新生成并触发该处理程序再次调用。如果持续的时间更长，电平触发的输入是不好的。

边沿触发中断

边缘触发的中断输入模块在识别到断言边(下降边或上升边)后立即调用中断。当源级别改变时，边缘就会被注意到。这种类型的触发需要立即采取行动，不管源的活动如何。

系统实现

中断应与控制线一起作为不同的组件应用于硬件，或集成成内存子系统。当在硬件上执行时，需要一个可编程中断控制器(PCI)连接CPU的输入管脚和中断设备。PCI多路复用各种来源的中断到单或双CPU线。当实现与内存控制器相关时，系统的内存地址槽直接与中断映射。

共享中断请求(IRQs)

边触发中断，上拉或下拉电阻器用于驱动中断线。这条线路传送每台设备产生的每一个脉冲。如果不同设备产生的中断脉冲在时间上接近，CPU必须调用脉冲的后缘，以确保不错过中断，然后CPU确保检查每个设备的服务请求。具有具有共享IRQ线路的上拉电阻的性能良好的工业标准架构(ISA)主板必须工作良好。然而，在设计较差的编程接口的老系统中，多个设备共享IRQ线路使得处理中断变得困难。另一方面，一种新的系统体系结构(如PCI)有助于在很大程度上缓解这个问题。

混合动力

混合类型的系统实现结合了边缘触发和水平触发信令。硬件应该寻找一个边缘，并验证一个信号是否在一定时间内是有源的。一种混合类型通常用于不可屏蔽中断(NMI)输入，以确保假中断不影响系统。

消息- - - - - -表示

一种使用设备信号通过在设备上发送消息来发出服务中断请求的消息信号bob的是什么网站通道，如电脑公共汽车．这些不使用物理中断线。PCI Express充当串行总线，并且专门用作消息信号中断。

门铃

门铃中断是一种常用的由软件系统向计算机硬件发出信号来完成工作的机制。在硬件和软件之间达成一致后，软件将数据放置在已知的存储位置，并按门铃通知硬件数据准备就绪，等待处理。现在，计算机硬件设备知道数据是有效的，并相应地进行处理。

多处理器IPI

在多处理器系统中，一个来自处理器的中断请求通过处理器间中断(IPI)被发送到另一个处理器。

典型的使用/应用程序

这些都是强大的输入

• 服务硬件计时器，处理键盘敲击和鼠标操作
• 快速响应时间敏感或实时事件
• 与外围设备之间的数据传输
• 响应高优先级任务，如下电信号、陷阱和看门狗计时器
• CPU异常事件
• 电源关闭中断预见电源的损失，使有序地关闭系统
• 定期中断以记录绝对时间

常见问题

1).为什么使用中断?

它们用于引起CPU的注意，以执行硬件或软件请求的服务。

2)什么是NMI?

NMI是一个不可屏蔽中断，它不能被处理器忽略或禁用

中断应答线的作用是什么?

处理器向设备发送一个信号，表明它已准备好接收中断。

描述硬件中断。举例

它由外部设备或硬件生成;例如键盘键或鼠标移动调用硬件中断

描述软件中断。

它被定义为调用中断(如子程序调用)的特殊指令。由于程序执行错误，软件中断可能会被意外触发

哪个中断有最高的优先级?

• 不可屏蔽边缘和电平触发
• TRAP优先级最高

7).给出一些打断的用法

• 快速响应时间敏感或实时事件
• 与外围设备之间的数据传输
• 响应高优先级任务，如下电信号、陷阱和看门狗计时器
• CPU异常事件

8).什么是混合类型的系统实现?

混合类型的系统实现结合了边缘触发和水平触发信令。硬件应该寻找一个边缘，并验证一个信号是否在一定时间内是有源的。

在这篇文章中，我们了解了中断以及如何使用它们来执行所请求的服务。我们还讨论了它的类型、系统实现及其用途。