中断的解析

只看该作者 · 2023-6-29 19:40

前言
本篇文章将给大家讲解一下中断的概念和一些重要的基础知识，掌握好这些知识是学好中断必备的。

一、中断的概念和意义
1.中断是一种处理器与外设进行通信的机制

2.中断用于通知处理器外部有重要事件发生

3.一般情况下中断需要被处理器处理

中断是一种处理器与外设进行通信的机制，允许外设在不影响处理器正常执行指令的情况下通知处理器发生了某些事件，如输入/输出操作完成、时钟中断等。当处理器接收到中断信号时，它会立即停止当前任务的执行，跳转到中断服务程序对事件进行处理，然后再返回原来的任务继续执行。

只看该作者 · 2023-6-29 19:41

中断服务程序及注意点
中断服务程序（Interrupt Service Routine，简称 ISR）是处理中断事件的程序，它被处理器调用来响应相应的中断请求。中断服务程序通常用来处理一些与计算机硬件相关的事件，如键盘输入、鼠标移动、硬件错误等。

中断服务程序使用特殊的方式编写，由于中断发生时处理器，系统调用和应用程序将被中断，中断服务程序必须尽可能快地处理中断事件，最好能够在短时间内完成所有的工作，并让其他任务继续执行。因此，中断服务程序需要遵循一些特殊的规则和程序设计原则：

较短执行时间：中断服务程序需要尽可能短地执行。较长的中断服务程序会导致中断响应时间大大增加，从而影响系统的性能。通常情况下，中断服务程序只处理必要的操作，并尽快恢复中断处理。

禁用中断屏蔽：中断服务程序的执行通常需要禁用中断屏蔽，以便处理器可以响应更高优先级的中断，及时处理后续中断事件。

数据共享：中断服务程序需要与正常的程序共享数据。这意味着它必须避免在访问共享数据时，破坏正常程序产生的环境或影响正常程序执行。

原子操作：需要确保竞争条件下数据读写的正确性。例如，当多个中断服务程序同时试图修改同一位置的数据时，必须经过适当的保护或同步。

优先级控制：中断服务程序需要具有优先级控制机制，以确保高优先级事件可以在低优先级事件之前得到及时响应。

注意点：
1.不能有返回值，不能有参数传递
2.必须短小高效，避免浮点运算

只看该作者 · 2023-6-29 19:41

三、中断类型
1.软中断
软中断是一种由软件生成的中断。在操作系统内核中，可以调用中断指令（例如 INT 指令）触发软中断，通常用于处理一些事件，如系统调用、定时器事件等。软中断执行的代码位于内核空间，可以访问内核数据结构和硬件资源。因为软中断由软件控制，所以其响应速度较慢，不适合处理实时性要求高的事件。

2.硬中断
硬中断是一种由硬件设备触发的中断。当硬件设备发生某些特定的事件时（例如 I/O 完成、定时器超时等），会向处理器发出中断请求，处理器会停止当前执行的任务，转而处理中断请求。硬中断的响应速度较快，可以实时地响应外部事件。但由于硬中断的数量可能很大，会对处理器的性能产生负面影响，所以通常需要通过中断控制器对各类中断进行优先级管理和集中处理。

只看该作者 · 2023-6-29 19:41

四、中断优先级
不同的中断事件可以有不同的优先级。在出现多个中断请求时，处理器会优先处理优先级更高的中断请求，以确保高优先级的事件能够及时、正确地得到处理。

只看该作者 · 2023-6-29 19:42

五、断点的具体实现
在编译器中启用断点调试功能，需要以程序的形式实现。通常，在编译源代码时，编译器会在生成的可执行文件中插入断点指令。当程序在执行过程中遇到断点指令时，处理器会停止执行，然后将控制权交给调试器，这样就可以进行相应的调试操作。

在实现断点调试功能时，中断起到了关键的作用。断点可以分为软件断点和硬件断点两种类型，它们与中断之间有以下关系：

软件断点：软件断点是一种通过改变程序指令来实现的断点。在受监视的内存地址上替换原来的指令，并将其替换为断点指令。在执行到断点指令时，会触发中断信号，将控制权转移到中断服务程序，然后由调试器执行相应的调试操作。软件断点可以使用中断指令来实现中断服务程序。

硬件断点：硬件断点是由特殊的寄存器来实现的断点。这种断点触发器工作在处理器的硬件级别，由调试器在特定的内存地址上设置，当CPU读或写特定内存地址时，处理器会发出中断信号，并将控制权转移给调试器。硬件断点使用处理器内置的硬件逻辑实现，通常响应速度很快。

只看该作者 · 2023-6-29 19:42

总结
中断在嵌入式开发中必不可少，**大家好好掌握这个知识点。

只看该作者 · 2023-6-30 12:01

嗯，不错。