中断是指在程序运行期间,遇到相应的事件后,暂时停止当前程序的执行,去处理发生的事件,在处理完成后再返回原来的程序继续执行。
中断事件一般包括硬件中断和软件中断。硬件中断是由硬件设备自身产生的信号请求,比如键盘输入、定时器等;软件中断则是在CPU执行指令时,通过软件指令主动触发的中断。
在程序执行过程中,发生中断事件后,需要CPU停止当前程序的执行,去处理中断事件。为了保证中断处理的正确性和及时性,需要进入开中断状态。进入开中断状态后,CPU在执行任何指令时,都会同时开启中断允许,一旦发生中断事件,CPU会自动跳转到对应的中断处理程序中去处理该事件。
另外,在多任务操作系统中,需要通过中断来实现多任务的切换。在开中断状态下,多任务操作系统可以根据任务的优先级和调度算法,灵活地进行任务调度,实现多个任务的并发执行。
进入开中断状态有以下几个步骤:
① 保存当前CPU状态:将当前的CPU寄存器状态保存在栈中,以便中断处理完成后,恢复原来的寄存器状态;
② 关中断:将CPU的中断允许位清零,关闭中断请求;
③ 处理中断:根据中断请求的优先级,自动跳转到对应的中断处理程序中去处理中断事件;
④ 恢复现场:在中断处理程序完成后,恢复之前保存的CPU状态,包括各个寄存器的值。同时,重新打开中断允许位,使CPU可以响应下一个中断请求。
开中断与关中断是CPU处理中断时的两个状态,它们的主要区别在于中断允许位的状态。
开中断(Interrupt Enable,IE)状态下,中断允许位被设置为1,CPU可以响应到来的中断请求,跳转到对应的中断处理程序中去处理中断事件。
关中断(Interrupt Disable,ID)状态下,中断允许位被设置为0,CPU不会响应中断请求。
在实际编程中,开中断状态和关中断状态的选择需要根据具体情况来决定。在需要响应中断时,必须进入开中断状态,否则无法处理中断事件。而在一些关键操作中,比如修改共享资源时,需要进入关中断状态,以避免其它任务的干扰。