中断技术解析：优先级排队与中断响应机制

本文档介绍了中断技术和中断系统的相关内容，包括中断的概念、中断的好处、中断源的分类以及中断的处理方式，特别是优先级排队的方式。 在计算机系统中，中断是一种关键机制，使得CPU能够高效地处理来自不同来源的请求。中断技术的核心是中断和中断系统，它们解决了CPU与外设之间速度不匹配的问题，实现了CPU与外设的并行操作，提高了计算机的效率。中断允许CPU在执行主程序的过程中，响应来自外部或内部的突发事件，执行相应的中断服务程序，然后返回到被中断的程序继续执行。 中断的概念是指在CPU执行程序时，如果发生了一个需要立即处理的事件，CPU会暂停当前程序，转而去处理这个事件，处理完后再返回继续执行原程序。这种机制与子程序不同，因为中断是由外部事件触发的，而不是由程序直接调用。 中断的好处主要体现在三个方面： 1. 分时操作：通过中断，CPU可以在执行主程序的同时处理外设请求，实现一定程度上的并行工作，提高计算机效率。 2. 实时处理：在实时控制系统中，中断使CPU能及时响应现场事件，确保对实时信息的快速处理。 3. 故障处理：当计算机运行中出现异常情况或故障时，中断系统可以自动进行错误处理，如存储器错误、运算溢出等。 中断源分为以下几类： 1. 外设中断：由输入/输出设备（如键盘、打印机、磁盘、磁带等）或者数据通道产生的中断请求。 2. 定时中断：使用外部时钟定时器（如8253定时/计数器）来实现时间控制，当设定时间到达时，时钟电路向CPU发出中断请求。 3. 故障源：例如奇偶校验错误、电源故障等，这些需要保存当前程序状态，以便在恢复时能从断点处继续执行。 中断的处理方式有多种，其中优先级排队方式是常见的管理中断优先级的方法： 1. 全嵌套方式：按照IR0到IR7的优先级顺序，只允许高级别中断低级别，不允许低级别中断高级别。 2. 特殊全嵌套方式：允许同级别的中断相互嵌套，实现同级的特殊处理。 3. 优先级自动轮换方式：响应中断的设备优先级降低到最低，初始优先级从IR0到IR7。 4. 优先权指定轮换方式：初始优先级可以由程序指定（如IRi），然后自动轮换。 在实际应用中，通常选择一种默认的优先级排队方式，以适应系统的需求。中断技术是现代计算机系统中不可或缺的部分，它极大地提升了系统的响应能力和灵活性。