中断处理程序编写实例

# 1. 简介

## 1.1 中断的概念

中断是计算机系统中常见的一种硬件或软件事件，它可以打断正在执行的程序，转而执行一个称为中断处理程序的子程序，处理特定的事件或任务。中断可以分为外部中断和内部中断两种类型。

外部中断是由外部设备或硬件引发的事件，如键盘输入、鼠标点击、定时器溢出等。当外部设备有相关操作时，会向处理器发送一个中断请求信号，处理器会中止当前任务，并根据中断请求的优先级来响应对应的中断处理程序。

内部中断是由程序内部的一些特定条件或指令引发的事件，如除法错误、内存访问越界、非法指令等。当发生这些异常事件时，处理器会自动中断当前程序的执行，转而执行对应的中断处理程序。

## 1.2 中断处理程序的作用和重要性

中断处理程序是系统对中断事件的响应机制，它起着处理和管理中断事件的重要作用。中断处理程序负责处理中断事件的具体任务，如读取输入、更新状态、发送输出等。

中断处理程序的作用在于提高系统的实时性和可响应性。通过中断处理程序，系统可以在响应事件的同时继续进行其他任务的处理，实现了并行性和多任务处理能力。

另外，中断处理程序还可以提供异常处理和错误处理的机制。当发生不可预测的错误或异常情况时，中断处理程序可以做出合适的响应，确保系统的稳定性和安全性。

## 1.3 中断处理程序的基本框架

中断处理程序是一个特殊的子程序，它需要按照一定的框架和规范来编写。通常，中断处理程序的基本框架包括以下几个部分：

1. 中断服务程序的入口：即中断处理程序的起始地址，由硬件或操作系统指定。
2. 中断处理程序的初始化和准备工作：包括保存现场、初始化变量、设置中断向量等。
3. 中断处理程序的具体任务：根据中断类型和需求，执行相应的任务和操作。
4. 中断处理程序的结束和返回：完成任务后，还原现场并返回到被中断的程序或任务。

中断处理程序的设计和实现需要充分考虑计算机系统的硬件架构和操作系统的要求，合理规划和组织代码，保证程序的正确性和效率。在后续章节中，我们将详细介绍中断向量表的配置和中断处理程序的编写。

# 2. 中断向量表

中断向量表是一个存储中断处理程序入口地址的数据结构，用于将不同的中断类型映射到对应的中断处理程序。在操作系统中，中断向量表起着至关重要的作用，能够实现对各种硬件设备的即时响应和处理。

### 2.1 中断向量表的概念和作用

中断向量表是一个一维数组，其中的每个元素是一个指针，指向对应中断类型的中断处理程序的入口地址。当一个中断类型发生时，处理器会根据中断号查找中断向量表，并跳转到对应的中断处理程序中执行。

中断向量表可以看作是一张“中断地图”，将不同的中断类型与对应的中断处理程序关联起来。通过中断向量表，操作系统能够根据中断号快速确定需要执行哪个中断处理程序，以完成对中断的处理和相应操作。

### 2.2 中断向量表的初始化和配置

在操作系统启动过程中，需要对中断向量表进行初始化和配置。具体步骤如下：

1. 定义中断向量表：创建一个一维数组用于存储中断处理程序的入口地址，数组长度为中断类型的个数。

int[] interruptVectorTable = new int[256];

2. 初始化中断向量表：将中断向量表的每个元素初始化为对应中断处理程序的入口地址。

interruptVectorTable[0] = interrupt0Handler;
interruptVectorTable[1] = interrupt1Handler;
interruptVectorTable[2] = interrupt2Handler;
// ...

3. 配置中断向量表：将中断向量表的地址加载到特定寄存器中，使处理器能够根据中断号自动查找中断向量表。

setVectorTableAddress(interruptVectorTable);

### 2.3 中断向量表的执行流程

中断向量表的执行流程如下：

1. 中断发生：当硬件设备发生某个中断类型时，处理器会暂停当前任务，保存当前执行环境，并记录中断号。

2. 中断处理程序入口地址查找：处理器根据中断号从中断向量表中取出对应的中断处理程序的入口地址。

3. 中断处理程序执行：处理器跳转到中断处理程序的入口地址，开始执行中断处理程序。

4. 中断处理：中断处理程序根据中断类型进行相应的处理，如读取键盘输入、发送网络数据等。

5. 中断返回：中断处理程序执行完毕，处理器恢复保存的执行环境