中断处理与设备IO
发布时间: 2023-12-24 09:14:38 阅读量: 20 订阅数: 16
# 1. 引言
## 1.1 介绍中断处理和设备IO的重要性
中断处理是计算机系统中一个非常重要的概念,它允许计算机在执行过程中暂停当前任务,并立即响应外部设备的请求。设备IO则是计算机与外部设备之间进行数据交换的方式,包括读取设备的输入数据和向设备发送输出数据。中断处理和设备IO的重要性不言而喻,它们能够提高计算机系统的效率和灵活性,使系统能够更好地与外部环境交互。
## 1.2 目的与结构
本章的目的是介绍中断处理和设备IO的基础知识和原理。首先,我们将讨论中断的概念、分类以及中断处理过程的概述。然后,我们将介绍设备IO的基础知识,包括设备IO的分类以及访问IO端口和寄存器的方法。最后,我们将探讨设备IO的中断处理,包括设备IO中断的引发机制,编写设备IO中断处理程序以及设备IO中断与CPU的交互。
通过本章的学习,读者将能够全面了解中断处理和设备IO的重要性,了解中断处理和设备IO的基本原理和方法,并掌握设备IO的中断处理的实现方式。这将为读者深入研究和应用中断处理和设备IO提供基础。
# 2. 中断基础知识
### 2.1 什么是中断
中断是指在程序运行过程中,由于某种特殊的事件发生而打断正常的执行流程,转而执行相应的处理程序。这种事件可以是硬件设备的状态变化、软件产生的异常或者外部的信号触发等。
### 2.2 中断的分类
中断可以按照触发源进行分类,常见的中断类型包括硬件中断、软件中断和异常中断。
- 硬件中断:由外部设备产生的中断请求,如输入输出设备的中断、定时器中断等。
- 软件中断:由程序内部指令或软件产生的中断请求,如系统调用、软中断指令等。
- 异常中断:由于程序运行错误、非法指令或异常条件触发的中断请求,如页异常、浮点异常等。
### 2.3 中断处理过程概述
中断处理过程通常包括以下几个步骤:
1. 中断源产生中断请求,通过中断控制器将中断信号发送给CPU。
2. CPU通过中断向量表找到对应的中断处理程序的入口地址。
3. CPU保存当前执行的上下文信息,包括程序计数器、寄存器等。
4. CPU跳转到中断处理程序的入口地址,开始执行中断处理。
5. 中断处理程序完成后,CPU恢复之前的上下文信息。
6. CPU继续执行被中断的地方,恢复正常的执行流程。
中断处理过程需要快速响应并及时处理中断请求,保证系统的稳定和响应能力。
# 3. 中断处理
中断处理是计算机系统中至关重要的一部分,它可以提高系统的响应速度和并发性能。在本章中,我们将深入探讨中断处理的相关知识和流程。
#### 3.1 中断请求的来源
中断请求可以来自多种来源,包括硬件设备(如磁盘驱动器、网卡、键盘等)和软件(如系统调用、异常等)。这些中断请求会通过相应的中断控制器发送给CPU,以触发相应的中断处理程序。
#### 3.2 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,它将中断类型映射到相应的
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