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  第41题      
  知识点:   中断   中断处理程序
  关键词:   中断向量   中断        章/节:   嵌入式操作系统基础知识       

 
中断向量可提供的是()。
 
 
  A.  被选中设备的地址
 
  B.  传送数据的起始地址
 
  C.  中断服务程序入口地址
 
  D.  主程序的断点地址
 
 
 

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  第35题    2011年下半年  
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  第40题    2021年上半年  
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下列关于任务上下文切换的描述中,不正确的是()。
  第37题    2010年下半年  
   35%
若信号量S的初值为2,当前值为-1,则表示有(37)个进程等待信号量S。
   知识点讲解    
   · 中断    · 中断处理程序
 
       中断
        中断是异步发生的,是来自处理器外部的I/O设备的信号的结果。硬件中断不是由任何一条专门的指令造成的,从这个意义上来说它是异步的。硬件中断的异常处理程序常常被称为中断处理程序(interrupt handler)。
               硬中断与软中断
               硬中断是由硬件产生的,例如磁盘、网卡、键盘、时钟等。每个设备或设备集都有它自己的IRQ(中断请求)。基于IRQ,CPU可以将相应的请求分发到对应的硬件驱动上。
               软中断是一组静态定义的下半部分接口,可以在所有的处理器上同时执行,即使两个类型相同也可以。但是一个软中断不会抢占另外的一个软中断,唯一可以抢占软中断的是硬中断。
               可屏蔽中断与不可屏蔽中断
               可屏蔽中断和不可屏蔽中断都属于外部中断,是由外部中断源引起的。不可屏蔽中断源一旦提出请求,CPU必须无条件响应,而对可屏蔽中断源的请求,CPU可以响应,也可以不响应。
               CPU一般设置两根中断请求输入线:可屏蔽中断请求INTR(Interrupt Require)和不可屏蔽中断请求NMI(Non Maskable Interrupt)。对于可屏蔽中断,除了受本身的屏蔽位控制外,还都要受一个总的控制,即CPU标志寄存器中的中断允许标志位IF(Interrupt Flag)的控制,IF位为1,可以得到CPU的响应,否则,得不到响应。IF位可以由用户控制,指令STI或Turbo C的Enable()函数,将IF位置1(开中断),指令CLI或Turbo_c的Disable()函数,将IF位清0(关中断)。
               中断优先级
               当多个中断源同时请求中断时,而CPU一次只能响应其中的一个中断,同时为了能响应所有中断,就引入中断优先级来处理。系统会根据引起中断事件的重要性和紧迫程度,将中断源分为若干个级别,称作中断优先级。中断优先级有两种:查询优先级和执行优先级。
               查询优先级是不可以更改和设置的,在该方式下当多个中断源同时产生中断信号时,中断仲裁器会选择中断源优先处理的顺序,此过程与是否发生中断服务程序的嵌套毫不相干。当CPU查询各个中断标志位的时候,会依照优先级顺序依次查询,当数个中断同时请求的时候,会优先查询到高查询优先级的中断标志位,但并不代表高查询优先级的中断可以打断已经并且正在执行的低查询优先级的中断服务。
               由于可屏蔽的中断源很多,故需要对其进行管理,如区分是哪个中断源发出的中断信号?哪个中断源最优先及怎样处理多级中断嵌套等。为此,可使用中断控制器对多个可屏蔽中断源进行管理。
               中断控制器能够对中断进行排队管理,避免中断信号的丢失,同时支持对不同中断进行优先级的配置,使高优先级中断能够中断低优先级中断,满足系统中具有更高时间约束特性功能的需要。
               中断嵌套
               当处理器正在处理一个中断时,有比该中断优先级高的中断源发出中断请求时,如果处理器正在执行中断处理程序,那么处理器会对高优先级的中断进行立即处理,处理完之后再返回到低优先级的中断服务程序继续执行。这样就形成了中断服务程序中套用中断服务程序的情况,即中断嵌套。可嵌套中断的处理流程和中断服务框图如下图所示。
               
               可嵌套中断处理流程
 
       中断处理程序
        中断处理程序与设备驱动程序密切配合,来完成特定的I/O操作。当一个用户程序需要某种输入/输出服务时,它会去调用相应的系统调用函数,而这个函数又会去调用相应的设备驱动程序。然后,在驱动程序中会启动输入/输出操作,并且被阻塞起来。直到这个I/O操作完成,之后将产生一个中断,并跳转到相应的中断处理程序。然后在中断处理程序中,将会唤醒被阻塞的驱动程序。至于阻塞和唤醒的具体实现,可以采用各种任务间通信的方式,如P、V原语。
        在中断处理过程中,还需要执行如下指令,如保存CPU的运行上下文、为中断服务子程序设置一个运行环境、向中断控制器发出应答信号以及执行相应的中断服务子程序等,这些都需要一定的时间开销。
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