中断专题
一.程序查询方式
二.程序中断方式
中断处理过程
中断处理过程：
----以下由中断隐指令完成---
- 关中断。在保护现场的过程中，CPU不应相应更高级中断源的中断请求。
- 保存断点。断点（PC）能使正确返回到原来的程序。
- 引出中断服务程序。即取出中断服务程序的入口地址送入PC，分为硬件/软件查询法。
【硬件方法】硬件产生中断类型号（能指出中断向量地址），CPU从数据总线上读取这个中断类型号，再由中断向量地址找到中断向量（中断服务程序的入口地址）（该坨向量在中断向量表中）。
【类比C语言：中断向量地址 即 中断服务程序入口地址的地址】
---以下进入中断服务程序---
- 保存现场和屏蔽字。现场信息指程序状态字、中断屏蔽寄存器和CPU中某些寄存器内容。
- 开中断。允许更高级中断请求得到相应，实现中断嵌套。
- 执行中断服务程序。这是中断请求的目的。(由CPU完成该程序，实现数据的传输)
- 关中断。保证在恢复现场和屏蔽字时不被中断。
- 恢复现场和屏蔽字。
- 开中断、中断返回。返回到原程序端点处继续执行原程序。
三.DMA方式
错题集:
1.中断事件
能引起外部中断的事情是 (A) A.键盘输入 B 除数为0 C浮点运算下溢 D 访存缺页
【解析】外部中断是CPU执行指令以外的事件，主要来源外设请求，A符合。
B除数为0引起内中断（也叫异常），但是浮点运算下溢是指精度不够，无法表示一些非常接近0的数字，而大部分情况中我们把一个非常接近0的数字直接看做0是可以的，无逻辑错误；注意和上溢的区别(上溢是现有的已经不能表示出想要表示的数字了)，有逻辑错误。
PS：一般叫缺页中断（习惯），其实是“缺页异常”【内中断为异常，外中断为中断】。
如这里的3（011）加1变成了100（-4）
2.中断执行顺序
审题：单级中断、中断服务程序
【解析】单级中断中断服务程序中没有关中断，BC错误，D错在保存端点是在中断隐指令中完成（硬件）。
注意单级中断比多级中断少了个中断服务程序中的开中断：
| 单重中断 | 多重中断 | |
| 中断隐指令 | 关中断 | 关中断 |
| 保存断点（PC） | 保存断点（PC） | |
| 送中断向量 | 送中断向量 | |
| 中断服务程序 | 保护现场 | 保护现场和屏蔽字（屏蔽字即优先级的信息） |
| - | 开中断 | |
| 执行中断服务程序 | 执行中断服务程序 | |
| 恢复现场 | 关中断 | |
| 开中断 | 恢复现场和屏蔽字（此处恢复前要关中断，因为恢复的过程中如果被中断，整体的数字逻辑就会被打乱） | |
| - | 开中断 | |
| 中断返回 | 中断返回 |
3.屏蔽字
屏蔽自己和低优先级中断源
4.中断和DMA的区别
中断方式
CPU与外设并行工作，传送与主程序串行工作。
程序中断的【中断隐指令】三个步骤记住：关中断、保存断点、中断服务程序寻址。（关中断是通过将允许中断触发器置为0）
外部设备先准备好数据后，发送【中断请求】给CPU，然后CPU再停下手头工作（是在指令的执行周期后进行请求的响应。顺便复习下，指令的四个周期是：取指、间址、执行和中断周期），在中断服务程序中完成一次数据传输——字节单位的data（如CPU取出主存中的数据（取到CPU自己的寄存器中），直接交给I/O端口）。
中断处理次序：利用中断屏蔽字，进行中断的升级，改变多个中断服务程序执行完的次序；
中断响应次序是由硬件排队电路决定的。
内中断是不可被屏蔽的，注意该说法是正确的【CPU只有在处于中断允许状态时，才能响应外部设备的中断请求】
DMA方式
CPU与外设并行工作，传送与主程序并行工作。
DMA的请求包括2个部分（I/O设备->DMA控制器->CPU）。而请求的相应可以在每个机器周期结束时（在取指、间址、执行周期后均可以）。注意DMA中途是不需程序的切换的，所以不需要像程序中断那样进行保护、恢复现场（注意即使是周期挪用也不会改变CPU的现场）。数据的传送后的处理中是要用中断服务程序的。
DMA虽然牛逼但是只能传输批量（块）数据，而中断能处理异常事件，如鼠标键盘等实时外设就要用中断I/O，毕竟DMA方式仅适合高速设备（其实指每秒提出中断申请的次数多的设备）。
DMA传送方式注意折中类型的【周期窃取】，其实质是“CPU不在访存时，I/O设备便占用”。
5.接口端口题
在采用中断I/O方式控制打印输出中，CPU和打印控制接口中之间交换的信息不可能是【主存地址】
A 打印字符 B 主存地址 C设备状态 D 控制命令
【解析】CPU取出主存中的数据（打印字符）直接传送到打印机I/O端口中，即不需要主存地址。
变式：如果改为DMA，CPU和该接口交换的信息则是“主存地址（CPU要告诉DMA去哪里取操作数）”和“数据个数”。
【拓展】控制线和地址线都是单向传输的（从CPU传送给I/O接口），而I/O接口中的命令字、状态字和中断类型号均是由I/O接口发送CPU的，故只能通过I/O总线传输。
6.CPU工作time rate
题目：磁盘传输数据以32位的字为单位，传输速率为1MB/s,CPU的时钟周期为50MHz，采用DMA方式，假定DMA的启动需要1000个时钟周期，DMA完成时后处理需要500个时钟周期，若平均传输的数据长度为4KB，问磁盘平均工作时处理器将用多少时间比率进行输入/输出操作？（忽略DMA申请总线的影响）
【解析】第一步：求出1s内需要DMA中断的次数：n=1MB/4KB=K/4 次DMA /s
（注意上面这步不要除错了，虽然分子是一个“传输速率”）
第二步：n×1500 /50M=0.75%（这里的分母是时钟周期，即1s内能“干”多少次）
【拓展】如果题目中说了“周期窃取”则要加上DMA抢占CPU导致CPU等待主存的时间。另外如果是中断方式注意，每传输一个字便进行一次中断处理。
注意：有时题目问的是外设I/O占整个CPU的时间比例。
7.屏蔽字大题
【题目】已知4个中断源的中断处理次序分别为3,1,4,2；而硬件排队优先次序按1->2->3->4降序排列，若4个中断源同时有中断请求，画出CPU执行程序的轨迹
【注意】虽然排队优先次序中1是排在最前面的，但是由于1程序中的屏蔽字为1101，开中断后转向了3程序
总结：中断响应优先级是由硬件排队线路或中断查询程序的顺序决定的，不可以改变；而中断处理优先级可以由中断屏蔽字来改变，反应的是正在处理的中断是否比新发生的中断的处理优先级低（“屏蔽位”为0，对新中断开放），若是则中止正在处理的中断，转去新的中断，处理完后再回到刚才被中止的中断继续执行。