中断处理机制：CPU与外设的高效协同

"本文主要介绍了中断技术和中断系统，特别是三中断优先权的概念，以及中断在CPU与外设交互中的重要作用。中断技术使得CPU能够高效处理来自不同中断源的请求，提高了计算机系统的整体效率和实时性。中断源包括外设中断、定时中断和故障源，它们各自服务于不同的系统需求。" 在计算机系统中，中断技术是一种核心机制，允许CPU在执行程序的过程中暂停当前任务，响应突发事件，处理完成后，再恢复原先的任务。这一机制有效地解决了CPU速度与慢速外设速度不匹配的问题，提高了系统效率。中断分为外部中断和内部中断，如I/O设备、定时器和故障处理等，都是中断源。 "三中断优先权"的概念指出，CPU通常只有一个中断请求线INTR，但系统中可能有多个中断源。为了有效管理这些中断，CPU需要具备识别不同中断源并获取相应中断服务程序地址的能力。这意味着CPU必须对中断请求进行优先级排序，以决定哪个中断请求应该首先得到处理。例如，高优先级的中断源，如硬件故障，可能会优先于低优先级的外设中断，如键盘输入。 中断技术带来了显著的好处。首先，通过中断，CPU可以分时操作，与外设并行工作，从而极大地提高了计算机效率。其次，中断使得实时处理成为可能，对于实时控制系统而言，中断是不可或缺的，因为它可以确保CPU即时响应现场参数和信息。最后，中断还用于故障处理，例如存储器错误、电源问题等，使得计算机能够自动处理异常情况，保护程序状态并尝试恢复。 中断源可以分为三类：第一类是外设中断，常见的如键盘、打印机、磁盘和磁带设备，它们在完成特定操作后向CPU发送中断请求。第二类是定时中断，由外部时钟定时器触发，如8253定时/计数器，当设定的时间到达时，会请求CPU执行相应的处理。第三类是故障源，包括奇偶校验错误、电源故障等，这些中断通常需要保存当前程序状态，以便在条件允许时恢复执行。 中断技术是现代计算机系统中不可或缺的一部分，它提升了系统性能，增强了实时性和可靠性。通过对中断源的管理和优先级分配，CPU能够有效地应对各种突发情况，确保系统稳定运行。