嵌入式操作系統(tǒng)：中斷機(jī)制

概述：

中斷控制是計(jì)算機(jī)發(fā)展中一種重要的技術(shù)。最初它是為克服對(duì)I/O接口控制采用程序查詢所帶來的處理器低效率而產(chǎn)生的。中斷控制的主要優(yōu)點(diǎn)是只有在I/O需要服務(wù)時(shí)才能得到處理器的響應(yīng)，而不需要處理器不斷地進(jìn)行查詢。由此，最初的中斷全部是對(duì)外部設(shè)備而言的，即稱為外部中斷（或硬件中斷）。但隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不斷改進(jìn)以及應(yīng)用技術(shù)的提高，中斷的適用范圍也擴(kuò)大，出現(xiàn)了所謂的內(nèi)部中斷（或異常），是為解決機(jī)器運(yùn)行時(shí)所出現(xiàn)的某些隨機(jī)事件及編程方便而出現(xiàn)的。因而形成了一個(gè)完整的中斷系統(tǒng)。中斷控制是所有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)核心模塊,不同的硬件平臺(tái),有不同的中斷機(jī)制.不管怎樣,中斷機(jī)制最核心的部分是中斷向量表，每一種硬件體系根據(jù)自己的實(shí)現(xiàn)提供一張中斷向量表。

中斷向量表：

此向量表提供了所有支持的中斷定義以及相應(yīng)的中斷服務(wù)程序，當(dāng)發(fā)生異常時(shí)，首先要保存當(dāng)前的處理器狀態(tài)，然后進(jìn)入到相應(yīng)的異常向量地址，一般來說在異常向量地址是一個(gè)跳轉(zhuǎn)指令，使程序進(jìn)入相應(yīng)的異常處理過程。

X86中,中斷向量表存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器的前1024字節(jié)中，它包括256種不同的4字節(jié)中斷向量。

ARM中，中斷向量表存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器的低端或者高端地址的前0x1c（依賴于硬件的具體配置），它支持7種類型的異常，其中第一個(gè)中斷向量是復(fù)位中斷向量，當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位后，從此開始重新執(zhí)行。

在Motorola的68K中，中斷向量表占用存儲(chǔ)器的1024字節(jié)中，它包括256種不同的中斷向量。其地址根據(jù)VBR的配置的不同而不同，其中第一個(gè)中斷向量是復(fù)位中斷向量，當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位后，從此開始重新執(zhí)行。

中斷種類：

根據(jù)中斷向量表，可以把這些中斷具體分為同步中斷，異步中斷，軟中斷:

同步中斷（exception）,也即是我們通常所說的異常(),是在CPU執(zhí)行特定指令時(shí)出現(xiàn)的非法情況，它的產(chǎn)生是由于前面的CPU操作引起的，是同步發(fā)生的。比較典型的異常有：除零異常。一些體系結(jié)構(gòu)下的復(fù)位中斷也可以算是一種異常。

異步中斷（interrupt）：主要是由外部事件觸發(fā)的，這就是我們常說的中斷，它的發(fā)生不可預(yù)料的，是異步的。比如說，鍵盤中斷等。在不同的體系結(jié)構(gòu)中，中斷機(jī)制也不一樣。一般可以分為可屏蔽中斷和非屏蔽中斷。

軟中斷(software interrupt )：在大多數(shù)硬件體系結(jié)構(gòu)中，都提供軟中斷的功能，主要用于進(jìn)入管理模式等的手段。

X86中,除前32個(gè)作為Intel專用中斷向量外，其他224作為用戶自定義中斷。0~31的向量對(duì)應(yīng)于異常和非屏蔽中斷。32~47的向量（即由I/O設(shè)備引起的中斷）分配給屏蔽中斷。48~255的向量用來標(biāo)識(shí)軟中斷。Linux只用了其中的一個(gè)（即128或0x80向量）用來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)用。

ARM中，除了定義的5個(gè)異常外，有2個(gè)專門用于中斷，這2個(gè)中斷被分為快中斷和慢中斷。由于快中斷有專門的寄存器保存上下文，避免了許多上下文切換開銷，所以快中斷能夠比慢中斷快，而且在處理快中斷時(shí)，慢中斷會(huì)被屏蔽掉。這2個(gè)中斷提供了系統(tǒng)的所有中斷入口，系統(tǒng)查詢相應(yīng)的中斷控制器來區(qū)分具體的中斷。

在Motorola的68K中，中斷向量表提供了7個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)和192個(gè)可分配的中斷向量，其中7級(jí)是不可屏蔽中斷。

參考：

• 1.Intel Xscale ProcessorDeveloper's Manual
• 2.MC680360 QUad 通訊控制器手冊(cè)
• 3.Intel系列微處理器結(jié)構(gòu)，編程和接口技術(shù)大全
• 4.Arm 嵌入式處理器結(jié)構(gòu)與應(yīng)用基礎(chǔ)

相關(guān)閱讀：

• ARM架構(gòu)處理器及ARM處理器7種工作模式
• uc/os操作系統(tǒng)簡介
• 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)

聲明：本站部分內(nèi)容根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)資料整理而成，若侵犯您的權(quán)益，請(qǐng)聯(lián)系我們，我們會(huì)盡快處理。