中断系统

让操作系统夺回CPU使用权的唯一途径，没有中断就没有并发，没有操作系统，中断处理程序一定是内核程序，不可屏蔽中断和内部异常在关中断模式下也会被响应。机制：中断处理程序一定是内核程序

中断和异常

  1. 内中断（异常）：和当前执行的指令有关，来自主机内部。地址非法校验错误非法指令
    1. 陷入trap软中断：程序想要内核服务，主动将CPU控制权还给内核，系统调用通过陷入指令完成
    2. 故障fault缺页中断：错误条件引起，内核可修复，会返回控制权，故障处理后返回当前指令
    3. 终止abort：硬件致命错误引起，内核无法修复，不会返回控制权除数为零自行中断
  2. 外中断：外中断可以发生在用户态。中断的断点是下一条指令的地址，和异常的断点不同。
    1. 时钟中断：由时钟部件发来的中断信号，实现程序并发运行
    2. IO中断：由输入输出设备发来中断信号

需要说明的一点是, 时钟部件不一定是指CPU内部的不见,也可能是外部时钟. 另外关于内外中断的区别, 有争议.

1. 指令中断周期结束后执行下一条指令
  1. 缺页中断结束后访问当前页

中断系统的部件

名称 说明
中断源 发出中断请求的IO设备。
设备编码器（中断向量地址形成部件） IO设备一但响应了IO中断，就要暂停现行程序，转去执行该设备的中断服务程序。不同设备有不同的中断服务程序，每个服务程序都有一个入口地址，CPU必须找到这个入口地址。
中断服务程序 每个中断源都有对应的处理程序。
中断向量 中断服务程序的入口地址称为中断向量。
中断向量表 所有中断向量构成一个表。
中断向量地址 中断向量表每个表项所在的内存地址或表项的索引值，称为向量地址或中断类型号。每个中断都有唯一的类型号。
中断请求标记触发器INTR中断源向CPU提出中断请求 INTR = 1中断源有请求。INTR可屏蔽中断，NMI不可屏蔽中断。
中断触发器EINTCPU响应中断条件 开中断指令置1，关中断指令置0，屏蔽可屏蔽中断。
屏蔽字触发器MASK 每个中断源一个MASK，1表示屏蔽该中断请求，所有触发器组成屏蔽字寄存器。

中断判优

硬件向量法软件实现（按优先级查询各中断源是否有中断请求，转向中断服务程序入口地址）：CPU响应中断时，利用硬件产生向量地址，再由向量地址找到中断服务程序入口地址。

  1. CPU响应中断，只要将向量地址送至PC，执行这条指令，便可无条件地转向某服务程序的入口
  2. 向量地址表
1. 响应优先级: 无屏蔽技术条件下，CPU理论上执行中断的顺序 2. 处理优先级: 在屏蔽技术的加持下`MASK`，CPU实际执行中断的顺序

中断过程

中断隐指令不属于系统指令，它是CPU在中断周期内由硬件自动完成的一条指令。

  1. 中断源发出中断请求，INTR = 1
  2. 中断响应判优
  3. CPU响应中断：当EINT=1时，在指令执行周期结束后，查询中断。硬件引导中断服务程序。
    1. 关中断指令
    2. 保存断点
    3. 中断服务程序寻址：识别中断源获得中断类型号
  4. 中断程序
    1. 保存现场和MASK
    2. 开中断指令
    3. 执行中断服务程序
    4. 关中断指令
    5. 恢复现场和MASK
    6. 开中断指令
    7. 中断返回
1. 不理，关中断 2. 中断嵌套：提前设置开中断指令，新的优先级要高。 3. 屏蔽技术