中斷在操作系統(tǒng)中的應(yīng)用

中斷在操作系統(tǒng)中的

應(yīng)用中斷實(shí)現(xiàn)的機(jī)制系統(tǒng)調(diào)用與中斷的關(guān)系硬件中斷的例子及其工作原理一、二、三、中斷的定義：在CPU執(zhí)行程序的過程中，出現(xiàn)了某種緊急或異常的事件(中斷請求)，CPU需暫停正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)去處理該事件(執(zhí)行中斷服務(wù)程序)，并在處理完畢后返回?cái)帱c(diǎn)處繼續(xù)執(zhí)行被暫停的程序，這一過程稱為中斷。斷點(diǎn)處是指返回主程序時(shí)執(zhí)行的第一條指令的地址。中斷源：指能夠引起中斷的原因或發(fā)出中斷申請的來源。主要有以下幾類：（1）外部設(shè)備請求中斷。一般的外部設(shè)備如鍵盤、磁盤驅(qū)動(dòng)器、磁帶機(jī)、打印機(jī)等在工作告一段落后發(fā)出中斷請求，要求CPU為它服務(wù)。（2）實(shí)時(shí)時(shí)鐘請求中斷。如定時(shí)/計(jì)數(shù)器，先有CPU發(fā)出指令，讓時(shí)鐘電路開始計(jì)時(shí)工作，待規(guī)定的時(shí)間到，時(shí)鐘電路發(fā)出中斷申請，CPU轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序進(jìn)行中斷處理。（3）故障請求中斷。當(dāng)出現(xiàn)電源掉電、存儲出錯(cuò)或溢出故障時(shí)，發(fā)出中斷請求，CPU轉(zhuǎn)去執(zhí)行故障處理程序，如啟動(dòng)備用電源、報(bào)警等。（4）異常。由于CPU執(zhí)行指令引起的中斷中斷的分類：1.按中斷的性質(zhì)來劃分，則系統(tǒng)中的中斷可分為：可屏蔽中斷和不可屏蔽中斷。對不可屏蔽中斷，程序員不能控制它，系統(tǒng)肯定會立即響應(yīng)的，而對于可屏蔽中斷，匯編語言程序員可以通過指令CLI和STI來控制對它們的響應(yīng)。2.按中斷源來劃分，則系統(tǒng)中的中斷又可分為：硬件中斷和軟件中斷。對于硬件中斷，程序員不能控制它，它們基本上是隨機(jī)產(chǎn)生的，而對于軟件中斷，匯編語言程序員可通過指令I(lǐng)NT和INTO來有目的安排它們的。中斷請求中斷排隊(duì)中斷響應(yīng)中斷處理中斷返回中斷處理過程中斷請求是由中斷源向CPU發(fā)出中斷請求信號。軟件中斷源是在CPU內(nèi)部由中斷指令或程序出錯(cuò)直接引發(fā)中斷；硬件中斷源必須通過專門的電路將中斷請求信號傳送給CPU，CPU也有專門的引腳接收中斷請求信號。例如，8086/8088CPU用INTR引腳(可屏蔽中斷請求)和NMI引腳(非屏蔽中斷請求)接收硬件中斷請求信號。一般外設(shè)發(fā)出的都是可屏蔽中斷請求中斷排隊(duì)：通常，系統(tǒng)中有多個(gè)中斷源，當(dāng)有多個(gè)中斷源同時(shí)發(fā)出中斷請求時(shí)，要求計(jì)算機(jī)能確定哪個(gè)中斷更緊迫，以便首先響應(yīng)。為此，計(jì)算機(jī)給每個(gè)中斷源規(guī)定了優(yōu)先級別，稱為優(yōu)先權(quán)。這樣，當(dāng)多個(gè)中斷源同時(shí)發(fā)出中斷請求時(shí)，優(yōu)先權(quán)高的中斷能先被響應(yīng)，只有優(yōu)先權(quán)高的中斷處理結(jié)束后才能響應(yīng)優(yōu)先權(quán)低的中斷。計(jì)算機(jī)按中斷源優(yōu)先權(quán)高低逐次響應(yīng)的過程稱優(yōu)先權(quán)排隊(duì)，這個(gè)過程可通過硬件電路來實(shí)現(xiàn)，亦可通過軟件查詢來實(shí)現(xiàn)。1．中斷優(yōu)先級中斷請求是隨機(jī)發(fā)生的，當(dāng)系統(tǒng)具有多個(gè)中斷源時(shí)，有時(shí)會同時(shí)出現(xiàn)多個(gè)中斷請求，CPU只能按一定的次序予以響應(yīng)和處理，這個(gè)響應(yīng)的次序稱為中斷優(yōu)先級。對于不同級別的中斷請求，一般的處理原則是：(1)不同優(yōu)先級的多個(gè)中斷源同時(shí)發(fā)出中斷請求，按優(yōu)先級由高到低依次處理。(2)低優(yōu)先級中斷正在處理，出現(xiàn)高優(yōu)先級請求，應(yīng)轉(zhuǎn)去處理高優(yōu)先級請求，服務(wù)結(jié)束后再返回原優(yōu)先級較低的中斷服務(wù)程序繼續(xù)執(zhí)行。(3)高優(yōu)先級中斷正在處理，出現(xiàn)低優(yōu)先級請求，可暫不響應(yīng)。(4)中斷處理時(shí)，出現(xiàn)同級別請求，應(yīng)在當(dāng)前中斷處理結(jié)束以后再處理新的請求。2．中斷優(yōu)先級的確定在微機(jī)系統(tǒng)中通常用三種方法來確定中斷源的優(yōu)先級別，即軟件查詢法、硬件排隊(duì)電路法和專用中斷控制芯片法。1)軟件查詢法軟件查詢法需要簡單的硬件電路支持。以8個(gè)中斷源為例，其硬件電路如圖所示，將8個(gè)外設(shè)的中斷請求組合起來作為一個(gè)端口(中斷寄存器)，并將各個(gè)外設(shè)的中斷請求信號相或，產(chǎn)生一個(gè)總的INT信號。軟件查詢法的硬件電路

軟件查詢方式的流程圖2)挪硬膛件排仔隊(duì)電推路采用興硬件晴排隊(duì)杏電路椅法，劃各個(gè)批外設(shè)址的優(yōu)茄先級坡與其夫接口稱在排凍隊(duì)電經(jīng)路中泄的位畜置有伯關(guān)。劍常用袋的硬察件優(yōu)阿先權(quán)敘排隊(duì)終電路她有鏈挖式優(yōu)駝先權(quán)龜排隊(duì)敞電路濃、硬檔件優(yōu)次先級找編碼除加比插較器違的排嚇隊(duì)電吳路等園。下筑圖給綱出了窯一個(gè)路鏈?zhǔn)侥I優(yōu)先養(yǎng)級排察隊(duì)電捉路。以圖中備，當(dāng)離響應(yīng)先信號乒沿鏈碎式電餓路進(jìn)夸行傳件遞時(shí)說，最禍靠近頓CP棉U并虎發(fā)出碰中斷誕請求難的接惜口將嗎首先銳攔截幻玉住響敘應(yīng)信芽號，住CP炊U進(jìn)衛(wèi)入相菌應(yīng)外泳設(shè)的宅中斷陜處理舌程序嫌，在何服務(wù)愚完成側(cè)后，蛾該外舌設(shè)撤膚消其姓中斷紋請求耽，解話除對秤下一家級外脅設(shè)的料封鎖柱。3．中撥斷嵌沖套CP捏U在執(zhí)刃行低苦級別將中斷葛服務(wù)悲程序烘時(shí)，暖又收必到較非高級之別的宜中斷棗請求觀，CP披U暫停溜執(zhí)行嚷低級線別中撲斷服婦務(wù)程架序，確轉(zhuǎn)去刻處理永這個(gè)灰高級襖別的傘中斷雅，處困理完缸后再忠返回?fù)P低級鍬別中訪斷服派務(wù)程詳序，銜這個(gè)思過程無稱為弄中斷呈嵌套扒，如們圖所英示。一般止CP秤U響賣應(yīng)中咸斷請繩求后拾，在梨進(jìn)入啞中斷蠟服務(wù)購程序財(cái)前，理硬件圓會自疫動(dòng)實(shí)朋現(xiàn)關(guān)斤中斷揚(yáng)，這得樣，瓣CP慰U在危執(zhí)行瘦中斷仔服務(wù)秋程序腹時(shí)將菊不能臉再響睛應(yīng)其廟他中貴斷請明求。為了敢實(shí)現(xiàn)忍中斷遭嵌套床，應(yīng)棵在低源級別膝中斷分服務(wù)律程序比的開滴始處臘加一市條開婚中斷麻指令矮ST寬I。殼能夠交實(shí)現(xiàn)礎(chǔ)中斷眠嵌套跌的中頃斷系岸統(tǒng)，騙其軟納、硬索件設(shè)幼計(jì)都孔非常徑復(fù)雜她，如襖果采摟用了爽可編靠程中拔斷控予制器毫，就夾會方陰便很怒多。中斷侵響應(yīng)雞：經(jīng)中糊斷排恐隊(duì)后鼠,蒜CP堵U收居到一乓個(gè)當(dāng)兄前申兼請中好斷的塊中斷涉源中醒優(yōu)先烈級別團(tuán)最高學(xué)的中山斷請貫求信印號,鑒如果摘滿足囑條件救,喇則中予止執(zhí)拘行現(xiàn)俯行程承序,外響若應(yīng)中斷備申請炕。中斷嫁響應(yīng)爹的條胸件：①芒有中泛斷請尚求信肉號②耗中斷廉請求臘沒有鳴被屏職蔽③諸CP馳U允水許響酸應(yīng)中椒斷請驕求④照CP呢U在領(lǐng)現(xiàn)行臺指令鈴執(zhí)行格結(jié)束寒時(shí)響期應(yīng)中堵斷響應(yīng)乎步驟1.冰標(biāo)志贈寄存奶器內(nèi)丈容入墻棧2.咬IF鉗清零3.坊保護(hù)創(chuàng)斷點(diǎn)榆,即臘當(dāng)前航CS港、I嘴P入世棧4.幟尋找拆中斷躁服務(wù)崖程序任入口訊地址中斷自處理亡：中斷皂處理貿(mào)的過籃程實(shí)易際就畢是C塵PU反執(zhí)行征中斷哄服務(wù)戰(zhàn)程序予的過級程。往用戶衣編寫油的用蔥于C朝PU競為中割斷源煉進(jìn)行刪中斷好處理綱的程璃序稱粘為中次斷服壞務(wù)程商序。耀由于儉不同鋒中斷噴源在偵系統(tǒng)翁中的鵝作用鋼不同仆，所資要完父成的扮功能勢不同的，因萌此，襖不同不中斷搭源的喚中斷悠服務(wù)腳程序僅內(nèi)容湖也各驚不相在同。趙例如首，對擊于圖纖7.功11債所示稻的輸膀入設(shè)努備，斧其中醒斷服悔務(wù)程佛序的普主要慚任務(wù)稈是用釀輸入蓋指令此(I緊N)徐從接弄口中意的數(shù)脈據(jù)端綢口向稠CP嘴U輸撿入數(shù)秒據(jù)。中斷杰返回戚：執(zhí)行采完中轎斷服墨務(wù)程士序，亮返回怖到原止先被母中斷飼的程佛序，贏此過烘程稱粘為中參斷返灶回。廊為了葬能正內(nèi)確返退回到貍原來輝程序布的斷格點(diǎn)處盤，在渣中斷犬服務(wù)遲程序所的最絕后應(yīng)屬專門臘放置桑一條框中斷劑返回爸指令摩(如務(wù)80啊86因/8愁08辦8的悄IR熊ET珍指令茶)。嬌中斷持返回士指令胖的作連用實(shí)瞞際上落是恢譜復(fù)斷渣點(diǎn)，宣也就縱是保勺護(hù)斷醫(yī)點(diǎn)的合逆過怎程。中全斷屯實(shí)貓現(xiàn)舌的而機(jī)裂制系般統(tǒng)睬調(diào)粗用晌與駱中雜斷的立關(guān)獨(dú)系硬室件伏中糟斷險(xiǎn)的捏例倡子微及其導(dǎo)工典作項(xiàng)原或理一、二、三、前面賄已經(jīng)滑講過攤中斷膨的定否義，銳那什薄么是湖系統(tǒng)脹調(diào)用刪呢？所謂袖系統(tǒng)餓調(diào)用壤，就堪是內(nèi)啟核提訂供的淹、功勾能十叮分強(qiáng)翅大的寇一系乳列的符函數(shù)均。這恐些系森統(tǒng)調(diào)外用是嗚在內(nèi)速核中譯實(shí)現(xiàn)奏的，紐奉再通庫過一排定的攪方式效把系懼統(tǒng)調(diào)診用給巴用戶甚，一份般都管通過良門(泉ga格te扔)陷喬入(叔tr綠ap躺)實(shí)晴現(xiàn)。版系統(tǒng)核調(diào)用委是用憑戶程筒序和界內(nèi)核視交互刻的接溪口。操作鈴系統(tǒng)頌的主甚要功上能是少為應(yīng)怎用程慰序的費(fèi)運(yùn)行溉創(chuàng)建果良好砌的環(huán)緒境，禮為了腫達(dá)到炊這個(gè)景目的廚，內(nèi)狐核提佩供一躺系列偉具備堆預(yù)定煮功能摩的多隱內(nèi)核豆函數(shù)滾，通退過一億組稱錘為系攜統(tǒng)調(diào)每用的番（s齊ys扭te哭m皂ca灣ll拌)的俯接口勒呈現(xiàn)喇給用宮戶。鴨系統(tǒng)思調(diào)用廚把應(yīng)倒用程暖序的受請求白傳給賤內(nèi)核止，調(diào)柜用相畝應(yīng)的澇的內(nèi)賺核函擺數(shù)完咱成所足需的喊處理哥，將屆處理憲結(jié)果瞞返回促給應(yīng)形用程熔序，僚如果血沒有跑系統(tǒng)洋調(diào)用櫻和內(nèi)正核函窯數(shù)，飯用戶典將不劣能編負(fù)寫大缸型應(yīng)薪用程筍序。整個(gè)劇系統(tǒng)伶調(diào)用萄的過堡程可熊以總疏結(jié)如創(chuàng)下：1．溝執(zhí)行榮用戶門程序(如:f輔or遵k)2．子根據(jù)gl疤ib邀c中的校函數(shù)峽實(shí)現(xiàn)背，取娛得系省統(tǒng)調(diào)咸用號得并執(zhí)娘行in怨t遮$0忠x8玻0產(chǎn)生螞中斷勾。3．狂進(jìn)行防地址萄空間平的轉(zhuǎn)晝換和司堆棧步的切供換，袖執(zhí)行SA約VE賓_A寺LL。（拉進(jìn)行怒內(nèi)核寺模式河）4．蔥進(jìn)行卸中斷澤處理駛，根呼據(jù)系冠統(tǒng)調(diào)幅用表建調(diào)用么內(nèi)核捉函數(shù)蜓。5．蹲執(zhí)行丙內(nèi)核衛(wèi)函數(shù)孤。6．漢執(zhí)行RE懶ST奇OR素E_蘇AL始L并返仰回用松戶模酸式系統(tǒng)鄙調(diào)用票和中軟斷調(diào)役用有伐什么院聯(lián)系刻和區(qū)撞別呢碑？？侵？首先卡它們詳都是跟操作維系統(tǒng)服概念為。中句斷調(diào)釘用是輸DO廳S操鐵作系候統(tǒng)中折，系熟統(tǒng)調(diào)宅用的初特殊唯形式聾而已巡壽。系統(tǒng)曾調(diào)用以，都圾是指哀操作眉系統(tǒng)掉的開樹發(fā)者樂，提宗供了畜許多嘗系統(tǒng)境的程捉序庫鞠，實(shí)富現(xiàn)輸?shù)救?萄輸出輔等基塞本的遠(yuǎn)功能椅，我徑們編重寫程皇序的炒時(shí)候飼就調(diào)辱用這拼些程秧序庫舞，不誕必要輸自己酸到顯煤示器醫(yī)上繪導(dǎo)圖和肌讀取宰鍵盤裁端口王。在U棒NI胸X操墾作系屋統(tǒng)下透，系穩(wěn)統(tǒng)調(diào)演用主擺要是推C語脾言格船式調(diào)單用的勸一些罩函數(shù)礎(chǔ)庫?？繁热缤鰌r脖in淡tf皆和s接ca困nf鞏函數(shù)擠，我訓(xùn)們寫信程序匠的時(shí)鑄候直燭接可唉以用面，編巖譯系掌統(tǒng)把縫它轉(zhuǎn)顏?zhàn)優(yōu)榕畬Σ倏h作系咽統(tǒng)函青數(shù)庫蹤蝶調(diào)用現(xiàn)的代破碼，閣目標(biāo)倒文件故可以圓獨(dú)立監(jiān)運(yùn)行目。在W畫IN倍DO雀WS莫系統(tǒng)懶，系程統(tǒng)調(diào)丈用主遼要是寨以一扯系列商的D撒LL刻、E斬XE饅文件種方式扁給出頂，比哈如U巧SE鈴R3便2.攻DL息L、融NT唱DL辛L.郵DL溪L等待，編相寫程愈序的同時(shí)候銅可以變直接銹調(diào)用合里面哪的G隔ET候DC逃等函匹數(shù)庫匆。在D深OS儲系統(tǒng)涌下，杠操作獲系統(tǒng)紹不以改函數(shù)劣庫形羽式提刪供系飽統(tǒng)調(diào)涉用，懲而是該把整辟個(gè)操指作系亦統(tǒng)的鋸所有碑代碼屋都L輪OA溉D到謹(jǐn)內(nèi)存周里面降，把離相關(guān)留系統(tǒng)樹調(diào)用泄功能偏安裝殲到中汗斷接塑口里摟面，稍我們婚寫的斷程序蠢需要筆調(diào)用勁的時(shí)刷候，仍調(diào)用償相應(yīng)切的中燙斷。繼比如朋打開滲文件拖等操討作，花就調(diào)約用I勺NT不2粘1中虧斷瓦實(shí)錘現(xiàn)之的野機(jī)陸制系鳥統(tǒng)腳調(diào)醒用曬與尼中賠斷的礦關(guān)店系硬滾件妨中纏斷宗的桌例促子評及其俯工舟作陽原涼理一、二、三、1.濾設(shè)計(jì)逼一個(gè)慣中斷煩處理驗(yàn)程序是。要脖求中褲斷請眾求信馬號以炒跳變腐方式賴由I塞R2咐引入完（可揮為任少一定姻時(shí)脈貿(mào)沖信貿(mào)號）捉，當(dāng)趟CP此U響裕應(yīng)I宵R2掛請求將時(shí)，希輸出狂字符軟串“稠82舟59段A狗IN段TE病RR鑄UP敘T!變”，殿中斷融10燃次，機(jī)程序鹽退出昆（設(shè)貧82倆59保A的拉端口儉地址明為2適0H個(gè)和2啟1H取，中割斷類租型號鑄為4飛0H中）。中斷佛處理鎮(zhèn)程序念如下肚：DA蹤蝶TASE秒GM造EN杜TME啟SSDB志'8戚25依9A染?住IN灣TE印RR器UP枯T!腸',腸0夸AH控,飽0D淡H,住'齡$'CO鐮UN喂TDB10;計(jì)數(shù)情值為10DA匪TAEN痛DSST驚AC說KSE元GM照EN盒TST脾AC炎KST淹ADB10禁0H充D晌UP寺(?綁)TO升PEQ院ULE踐NG幻玉THST置A；數(shù)森據(jù)塊姻長度恰為10功0H的符趨號名ST丑AC樣KEN易DSCO鋒DESE厭GM竹EN私TAS線SU毯MECS涉:C剖OD催E,阻D楚S:竊DA蓄TA郵,每SS墨:S無TA范CKMA琴IN腫:CL頑I；令I(lǐng)F莫=0關(guān)閉章中斷MO考VAX久,D蘆AT期AMO劇VDS閘,愚AX；初槍始化DSMO撫VAX棚,驚ST鳴AC蠅KMO嶺VSS宰,道AX；初帖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