解决数据传输矛盾：中断申请原理与应用

中断申请是计算机系统中一种重要的控制机制，用于解决CPU与外设速度不匹配的问题，提高系统的效率。在中科大微机原理课程的第九章中断部分，主要讨论了中断原理、中断概念以及中断的应用。 1. **中断原理** - **从查询方式到中断方式**：传统的查询方式中，CPU频繁地检查外设状态，导致效率低下。中断系统引入后，通过硬件检测外设状态，当满足特定条件（如数据准备好或有紧急事件）时，外设会发出中断请求信号，CPU在中断允许时暂停当前任务，转向中断处理。 - **中断概念**：中断的概念强调了外设主动请求CPU的服务。当外设完成数据传输或需要CPU处理特定事件时，它会发送中断申请信号。CPU在接收到中断请求后，会保存当前执行状态（如程序计数器和寄存器值），处理中断服务，然后返回到中断前的状态继续执行。 - **中断应用示例**： - **实时故障处理**：例如，存储器的奇偶校验错误检测电路会触发中断，使CPU能快速响应并修复错误。 - **分时操作**：中断使得CPU能够同时处理多个任务，即使它们在不同时间段，看起来像是并行执行，提高了CPU的利用率。 2. **中断系统组成及其功能** - **中断触发器**：中断系统通常包含三个关键触发器，如中断请求触发器，其特点是：当满足条件时，将中断请求信号发送给CPU，并在CPU未响应时保持该信号，确保请求不会丢失。 - **中断允许逻辑**：中断允许输入/输出（IEI/IEO）是控制中断的开关，设置为1时，表示中断请求被接受，CPU可以响应中断。 - **中断处理流程**：包括检测中断请求、保存现场（CPU寄存器和程序计数器）、执行中断服务程序、恢复现场并返回到中断前的位置。 总结来说，中断技术在计算机系统中扮演着至关重要的角色，通过引入中断，解决了CPU与外设速度不匹配的问题，提高了系统的并发性和反应能力，是现代计算机架构设计中的核心组成部分。理解中断原理和应用对于深入学习微机原理至关重要。