《中斷與中斷控制》課件

《中斷與中斷控制》ppt課件中斷的基本概念中斷處理過程中斷控制器的功能與結構中斷處理程序的設計與實現(xiàn)中斷技術的發(fā)展趨勢與展望01中斷的基本概念中斷：在計算機執(zhí)行程序的過程中，出現(xiàn)某些突發(fā)事件或異常情況，使得計算機暫時停止當前的工作，轉去處理突發(fā)事件或異常情況，處理完畢后再返回原處繼續(xù)執(zhí)行原來的程序。中斷是計算機系統(tǒng)中對外部事件引起機器狀態(tài)改變的一種處理機制。中斷是一種處理機異?；蚴鹿实氖侄?，當出現(xiàn)異?；蚴鹿蕰r，處理機根據(jù)中斷的性質和產生的原因，采取不同的措施。中斷的定義可分為單一中斷和多重中斷。單一中斷是指一個外部事件只能引起一個中斷；多重中斷是指一個外部事件可引起多個中斷。根據(jù)中斷源的數(shù)量可分為可屏蔽中斷和不可屏蔽中斷?？善帘沃袛嗍侵缚梢酝ㄟ^控制信號來禁止或允許中斷發(fā)生；不可屏蔽中斷則無法通過控制信號來禁止或允許。根據(jù)中斷是否可屏蔽可分為同步中斷和異步中斷。同步中斷是指由CPU按照一定的優(yōu)先級順序產生的中斷；異步中斷是指由其他硬件設備隨機產生的中斷。根據(jù)中斷的處理方式中斷的分類在實時系統(tǒng)中，外部事件需要通過中斷來及時處理，以保證系統(tǒng)的實時性。實時處理多任務處理異常處理在多任務系統(tǒng)中，多個任務共享CPU資源，通過中斷可以實現(xiàn)任務的切換和調度。當程序出現(xiàn)異?；蝈e誤時，可以通過中斷來處理，保證程序的穩(wěn)定性和可靠性。030201中斷的作用02中斷處理過程當某個硬件設備完成一項工作時，會向CPU發(fā)送一個中斷請求信號。硬件中斷請求在某些情況下，CPU也可以主動發(fā)起中斷，例如系統(tǒng)調用。軟件中斷請求中斷請求CPU根據(jù)中斷的優(yōu)先級來決定是否響應這個中斷。CPU通過查找中斷向量表來確定對應的中斷處理程序。中斷識別中斷向量表中斷優(yōu)先級保存上下文CPU在處理中斷之前，需要保存當前正在執(zhí)行的程序的狀態(tài)，以便在處理完中斷后能繼續(xù)執(zhí)行。中斷處理程序執(zhí)行CPU執(zhí)行對應的中斷處理程序，處理該中斷事件。中斷響應清除中斷源在處理完中斷后，需要清除該中斷源，防止再次觸發(fā)?；謴蜕舷挛腃PU在處理完中斷后，需要恢復之前保存的上下文，以便繼續(xù)執(zhí)行原來的程序。中斷處理03中斷控制器的功能與結構中斷控制器能夠接收來自各種輸入/輸出設備的請求，判斷是否有中斷發(fā)生。接收中斷請求中斷控制器根據(jù)不同的中斷源，確定中斷的優(yōu)先級，并按照優(yōu)先級順序進行處理。優(yōu)先級管理在處理中斷時，中斷控制器負責保存被中斷程序的現(xiàn)場信息，以便在中斷處理完畢后能夠恢復程序的執(zhí)行。保存和恢復現(xiàn)場中斷控制器將接收到的中斷請求發(fā)送給處理器，通知處理器有中斷發(fā)生。發(fā)送中斷響應中斷控制器的功能中斷控制器芯片中斷信號線控制邏輯寄存器中斷控制器的結構01020304通常采用可編程邏輯芯片或專用集成電路實現(xiàn)。連接中斷控制器和處理器、輸入/輸出設備的信號線。用于實現(xiàn)中斷控制器的功能，如優(yōu)先級管理、現(xiàn)場保存和恢復等。用于存儲中斷控制器的狀態(tài)信息和控制參數(shù)。保存和恢復現(xiàn)場在處理器處理該中斷的過程中，負責保存和恢復被中斷程序的現(xiàn)場信息。發(fā)送中斷響應將中斷請求發(fā)送給處理器，通知處理器有中斷發(fā)生。優(yōu)先級判斷根據(jù)預設的優(yōu)先級規(guī)則，判斷該中斷請求的優(yōu)先級。初始化在系統(tǒng)啟動時，對中斷控制器進行初始化設置，包括設置中斷優(yōu)先級、配置控制邏輯等。接收中斷請求當有輸入/輸出設備產生中斷請求時，中斷控制器接收該請求。中斷控制器的工作原理04中斷處理程序的設計與實現(xiàn)根據(jù)實際需求，確定需要處理的中斷類型，如定時器中斷、鍵盤中斷等。確定中斷類型設計中斷處理程序的流程，包括中斷請求的響應、中斷處理、中斷返回等環(huán)節(jié)。設計中斷處理流程為中斷處理程序分配所需的資源，如內存空間、寄存器等。分配資源中斷處理程序的設計

中斷處理程序的實現(xiàn)編寫中斷處理程序代碼根據(jù)設計，編寫具體的中斷處理程序代碼。配置中斷控制器配置中斷控制器，設置中斷優(yōu)先級、向量表等參數(shù)。測試與調試對實現(xiàn)的中斷處理程序進行測試和調試，確保其正確性和穩(wěn)定性。通過減少中斷處理時間，提高系統(tǒng)的實時性能。優(yōu)化中斷處理速度采取措施減少因中斷丟失導致的數(shù)據(jù)不一致問題。減少中斷丟失合理設計中斷嵌套結構，避免因嵌套不當導致的問題。優(yōu)化中斷嵌套中斷處理程序的優(yōu)化05中斷技術的發(fā)展趨勢與展望低功耗設計隨著移動設備和嵌入式系統(tǒng)的普及，低功耗設計成為中斷技術的關鍵需求。實時處理隨著物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)自動化等領域的快速發(fā)展，實時處理成為中斷技術的重要發(fā)展方向。智能化人工智能和機器學習技術在中斷控制中的應用，使得中斷技術更加智能化和自適應性。中斷技術的發(fā)展趨勢分布式系統(tǒng)隨著云計算、邊緣計算等分布式系統(tǒng)的普及，中斷技術需要支持分布式系統(tǒng)的實時性、可靠性和擴展性。物聯(lián)網(wǎng)安全物聯(lián)網(wǎng)設備的廣泛應用對中斷技術提出了新的安全挑戰(zhàn)，需要加強中斷技術的安全性和隱私保護。異構多核處理器隨著處理器技術的不斷發(fā)展，異構多核處理器將成為主流，中斷技術需要適應這種變化，提供高效、實時的中斷控制。中斷技術的未來展望03通信系統(tǒng)中斷技術在通信系統(tǒng)中用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時傳輸和處理，保證通信的實時性和可靠性。01實時操作系統(tǒng)中斷技術