中断系统详解：从硬件到软件中断的处理

"中断系统在计算机领域扮演着至关重要的角色，它是处理器与外部设备通信的关键机制。本文详细介绍了中断系统，包括中断的分类、处理过程、中断类型及其在微机系统中的应用，特别是针对DOS和BIOS中断的说明。" 在计算机硬件编程中，中断是一个核心概念，它允许系统对突发事件作出快速响应。中断最初是为了处理外部设备的交互而设计的，这些被称为外部中断或硬件中断。随着技术的发展，软件中断或异常中断应运而生，用于处理内部错误和提供系统服务。 中断与异常之间存在显著差异。中断是异步的，即它可以在处理器执行任何指令时发生，通常由I/O设备触发，并可以通过设置中断允许标志位(IF)来启用或禁止。异常则是同步的，由特定指令执行的结果引起，如内存访问错误或除以零，且在相同条件下可重复出现。系统服务调用通常被视为异常的一部分。 中断处理过程包括中断源发出中断请求，处理器暂停当前执行的任务，保存程序断点，然后执行中断服务程序(ISP)。处理完成后，通过中断返回指令回到原始程序的断点继续执行。 PC系列微机支持最多256种中断，这些中断分为四类：异常、软件中断、外部可屏蔽中断和外部非屏蔽中断。每种中断都有一个中断号，通过中断向量表（实模式）或中断描述符表（保护模式）与服务程序的入口地址关联。 1. 异常：这类中断由处理器执行特定操作时产生，如除法错误、调试异常等，它们具有固定的中断号，如0型表示除法错误异常，1型表示调试异常。 2. 软件中断：用户通过执行INT n指令触发，常见的软件中断包括BIOS中断和DOS中断。BIOS中断提供了操作系统与硬件之间的基本交互，如磁盘读写、屏幕打印等；DOS中断则提供了一系列的系统调用来供应用程序使用，如打开文件、读写磁盘等。 3. 外部可屏蔽中断：最常见的硬件中断类型，通过INTR引脚进入，其是否被响应受到IF标志位的控制，可由处理器选择接受或忽略。 中断系统的设计使得计算机能够高效地处理多个任务，同时保持对关键事件的实时响应。无论是硬件故障、用户输入还是系统服务，中断都在背后默默发挥作用，确保了计算机系统的稳定性和灵活性。了解并熟练掌握中断系统对于进行底层硬件编程和系统级开发至关重要。