外设中断是指计算机执行程序时,外部设备向CPU发送请求,让CPU执行某些操作的一种机制。计算机的外设都有固定的地址和特定的方法和CPU进行通信,当外设需要CPU执行某个操作时,会向CPU发出中断请求,引起CPU执行相应中断处理程序,从而处理外设的请求。
外设中断根据中断源的不同,可以分为软中断和硬中断:
软中断是CPU通过执行指令产生的中断,比如操作系统的系统调用或者用户程序的软中断指令;
硬中断是由外部设定的中断源产生的中断,比如键盘、鼠标、网卡等设备向CPU发送中断请求。
外设中断实现的基本原理是:通过设置中断向量表,将中断请求映射到指定中断处理程序,进行中断处理。当外设发起中断请求时,会将中断类型和中断请求传递到中断向量表中,再根据中断类型在中断处理程序中查找对应的中断处理函数,并执行相应操作。
一般情况下,中断处理程序分为两个部分:中断服务程序和中断恢复程序。中断服务程序主要用于响应中断请求,保存中断现场并执行中断处理操作;而中断恢复程序则用于恢复中断现场并继续执行被中断的程序。
外设中断机制广泛应用于计算机的操作系统开发、驱动程序开发以及硬件设计等方面。在操作系统中,通过中断机制实现用户进程与操作系统的交互、系统调用、进程切换等功能。在驱动程序开发中,通过中断机制实现外设与计算机的通信和控制。在硬件设计中,通过中断机制实现控制器与外设的连接和管理。