中断处理机制：计算机怎样应对外部事件

目录
1. 引言

1.1 计算机中断处理的重要性
1.2 中断处理的基本原理
1.3 中断与外部事件的关系

2. 中断处理机制的基本组成

2.1 中断请求和中断响应
2.2 中断向量和中断向量表
2.3 中断控制器的作用和原理

3. 中断处理的硬件支持

3.1 CPU对中断的硬件支持
3.2 输入/输出设备中断的处理

解锁专栏，查看完整目录1. 引言
1.1 计算机中断处理的重要性
在计算机系统中，中断处理是一项至关重要的任务。通过中断处理，系统可以及时响应各种外部事件，并在需要时打断当前的任务处理，切换到相应的中断服务程序进行处理。这种机制能够提高系统的实时性和稳定性，使系统能够同时处理多个任务或事件，提高系统的效率和性能。
1.2 中断处理的基本原理
中断处理的基本原理是通过硬件或软件机制，在系统遇到需要立即处理的事件时，暂停当前任务的执行，保存当前执行状态并跳转到相应的中断服务程序进行处理。处理完中断事件后，再恢复之前的执行状态继续执行原来的任务。这种机制可以保证系统对各种事件作出及时响应，提高系统的灵活性和可靠性。
1.3 中断与外部事件的关系
中断处理与外部事件密切相关，外部设备或其他系统模块通过发送中断信号来通知CPU需要处理的事件。CPU收到中断信号后，会根据中断控制器的设置，确定中断源和中断类型，然后根据中断向量找到相应的中断服务程序进行处理。外部事件的发生会触发中断处理程序，中断处理程序会根据具体情况进行相应的处理，完成事件响应后再返回到原来的任务中继续执行。
2. 中断处理机制的基本组成
2.1 中断请求和中断响应
在计算机系统中，中断请求是由外部设备或者软件发起的一种请求，用于打断CPU当前执行的程序，转而执行特定的中断处理程序。CPU在接收到中断请求后，需要作出相应的中断响应，即暂停当前任务，保存现场并执行中断处理程序，最后再返回原任务继续执行。
2.2 中断向量和中断向量表
中断向量是用来指示中断处理程序入口地址的值，每个中断类型都对应一个唯一的中断向量。而中断向量表则是存储所有中断向量值的表格，CPU根据中断类型从中断向量表中找到对应的中断向量，获得中断处理程序的入口地址。
2.3 中断控制器的作用和原理
中断控制器是用来管理和分发中断信号的硬件设备，它接收来自各个外部设备的中断请求，并根据优先级和掩码等信息，确定哪个中断信号被响应。中断控制器的工作原理通常包括中断请求的屏蔽、中断请求的优先级判断和中断请求的响应等过程。
3. 中断处理的硬件支持
在计算机系统中，中断处理的硬件支持是非常重要的，它包括了CPU对中断的硬件支持、输入/输出设备中断的处理、中断处理的优先级和级联等方面。下面我们将分别介绍这些内容。
3.1 CPU对中断的硬件支持
CPU在处理中断时，需要具备以下硬件支持：

中断使能控制：CPU需要能够控制是否接受中断请求。
中断请求标志：用于表示是否有中断请求发生。
中断优先级控制：当多个中断同时发生时，需要确定哪个中断优先级更高。
中断向量：用于标识不同类型的中断，确定相应的中断服务程序入口地址。

3.2 输入/输出设备中断的处理
输入/输出设备的中断处理通常包括以下步骤：

设备发送中断请求信号。
中断控制器接收中断请求信号，并将其转发给CPU。
CPU根据中断向量找到对应的中断服务程序入口，并执行相应的处理程序。
处理程序完成后，重新启用中断，允许下一次中断请求。