計算機6.2.180x86中斷結(jié)構(gòu)及類型

從Intel　8086/8088、286、386、486直到Pentium系列微處理器，它們中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)基本相同，不同之處主要有兩點：一是 因CPU的工作模式不同，獲取中斷向量的方式有所不同；二是因系統(tǒng)的配置不同，所處理的中斷類型有差別。本節(jié)先討論80x86的中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及中斷類 型，然后介紹CPU工作在不同模式下的中斷處理方式。

6.2.180x86中斷結(jié)構(gòu)及類型

80x86　CPU中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。根據(jù)中斷源與CPU的相對位置關(guān)系，可分為外部中斷（或硬件中斷）和內(nèi)部中斷（或軟件中斷）兩大類。在32位CPU中，把外部中斷稱為中斷，把內(nèi)部中斷稱為異常（Exceptions）。

1.中斷

中斷是指由外部設(shè)備觸發(fā)請求而引起的硬件中斷。80x86　CPU的硬件中斷有兩個：一個是由NMI引腳引入不可屏蔽中斷，請求觸發(fā)方式為上升沿（0到 1的跳變信號）有效；另一個是由INTR引腳引入可屏蔽中斷，請求觸發(fā)方式為高電平有效。但由于多數(shù)外部設(shè)備的I/O傳送中斷請求都是通過可屏蔽中斷引入 的，而CPU的可屏蔽中斷請求（INTR）引腳只有一個，不能滿足外部設(shè)備的需要，因此在80x86　CPU系統(tǒng)中擴展一片或多片中斷控制器8259A協(xié) 助CPU管理中斷，單片8259A可以管理8級外部中斷請求IR0～IR7，在多片級連方式下，最多可以管理64級的外部中斷請求（8259A的中斷管理 功能見6.3節(jié)）。

2.異常

異常是指在CPU執(zhí)行程序過程中，因各種錯誤引起的中斷，如地址非法、校驗出錯、頁面失效、存取訪問控制錯、結(jié)果溢出、除數(shù)為0、非法指令等。根據(jù)系統(tǒng)對產(chǎn)生異常的處理方法不同，通常分為下列三種類型。

1）故障（Faults）

故障是指某條指令在啟動之后真正執(zhí)行之前，被檢測到異常而產(chǎn)生的一種中斷。這類異常是在引起異常的指令執(zhí)行前產(chǎn)生的，待異常處理完成后繼續(xù)返回該指令， 重行啟動并執(zhí)行完成。例如，在啟動某條指令時要訪問的數(shù)據(jù)未找到（存儲出錯），這種情況下當(dāng)前指令被掛起，中斷處理之后，由掛起指令處重新啟動。

2）陷阱（Traps）

陷阱是在中斷指令執(zhí)行過程中引起的中斷。這類異常主要是由執(zhí)行“斷點指令”或中斷調(diào)用指令（INT　n）引起，即在執(zhí)行指令后產(chǎn)生的異常，在中斷處理前要保護設(shè)置陷阱的下一條指令的地址（斷點），中斷處理完畢返回到該斷點處繼續(xù)執(zhí)行。

3）終止（Abort）

終止通常由硬件錯誤或系統(tǒng)表出現(xiàn)非法數(shù)據(jù)引起。異常發(fā)生后一般無法確定造成異常指令的準(zhǔn)確位置，程序無法繼續(xù)執(zhí)行，中斷處理須重新啟動系統(tǒng)。

以上三類異常的差別主要表現(xiàn)在兩個方面：一是發(fā)生異常的報告方式，二是異常處理程序的返回方式。故障這類異常的報告是在引起異常的指令執(zhí)行之前發(fā)生的， 待異常處理完畢，返回該指令繼續(xù)執(zhí)行；陷阱這類異常的報告是在引起異常的指令執(zhí)行之后發(fā)生的，待異常處理完畢，返回該指令的下一條指令繼續(xù)執(zhí)行；終止這類 異常的情況比較嚴(yán)重，它是因為系統(tǒng)硬件或參數(shù)出現(xiàn)了錯誤而引起的，引起異常的程序?qū)�無法恢復(fù)，必須重新啟動系統(tǒng)。

80x86　CPU 最多可以管理256種類型的中斷與異常，類型及功能。每一種中斷賦予一個中斷類型號，其中：中斷類型0～17分配給內(nèi)部中斷（類型2除外）；中斷類型 18～31留作備用，為生產(chǎn)廠家開發(fā)軟硬件使用；中斷類型32～255留給用戶，可作為外部設(shè)備進行輸入輸出數(shù)據(jù)傳送時的可屏蔽中斷（INTR）請求使 用。

前5個中斷類型（類型0～類型4）：除法錯、單步、NMI、斷點、溢出，從8086～Pentium的所有CPU都是相同的，其他中斷類型適用于286及向上兼容的386、486及Pentium微處理器。

幾種異常類型做簡要說明。

類型0：除法出錯。當(dāng)CPU進行除法運算時，若除數(shù)為0或商溢出時產(chǎn)生該中斷。

類型1：單步。當(dāng)單步執(zhí)行標(biāo)志TF1且IF1時，每執(zhí)行一條指令就引起一次中斷。

類型3：斷點。這是一個特殊的單字節(jié)斷點指令I(lǐng)NT　3，常用于調(diào)試程序時存儲程序的斷點。當(dāng)CPU執(zhí)行該指令時，則產(chǎn)生“斷點指令”中斷，將下一條指令的地址入棧保存。

類型4：溢出。當(dāng)執(zhí)行INTO指令且溢出標(biāo)志OF1時產(chǎn)生該中斷。

類型5：越界。當(dāng)CPU執(zhí)行BOUND指令時，檢測到操作數(shù)超越邊界時產(chǎn)生該中斷。