中断系统
复习
- 外设可以在准备好后主动通知 CPU
- CPU 此时可能正在执行另一段程序
- PC、寄存器和状态标志共同描述程序进行到哪里
TL;DR
- 中断让 CPU 暂停当前程序，先处理突然到来的事件
- 离开前要保存现场，处理后再恢复
- 中断向量帮助 CPU 找到对应的处理程序
正文
你正在读书，门铃突然响了。去开门并不难，真正重要的是回来后还能找到刚才那一行。
CPU 处理中断也一样。
离开之前先做书签
设备发出中断请求后，CPU 通常先完成当前指令，再依次做这些事：
- 保存下一条指令地址和必要的状态
- 根据中断编号找到对应处理程序
- 执行处理程序，例如读取键盘送来的字符
- 恢复刚才保存的状态
- 从原程序的下一条指令继续
被保存的 PC、状态寄存器及必要的通用寄存器，合起来叫作现场。如果现场保存不完整，回来后程序就可能拿着被改过的数据继续算。
该跳到哪里
键盘、时钟和硬盘需要不同的处理办法。机器用一张中断向量表，把中断编号映射到处理程序入口。收到编号后查表，再把入口地址写入 PC。
这和普通跳转并没有根本区别，只是目标地址由事件和向量表决定。
同时有人敲门
多个中断可能同时到来，因此需要优先级。更紧急的请求可以先处理，较低优先级的暂时等待。有些系统也允许高优先级中断打断正在执行的低优先级处理程序，但每多嵌套一层，就要多保存一层现场。
时钟本身也能定期产生中断，让系统周期性地重新获得控制权。以后讲操作系统时，会看到它怎样借此轮流安排多个程序。
现在，最后一块已经放好。下一章把一段程序装进内存，看整台机器第一次从头跑到尾。
思考题
如果中断处理程序修改了寄存器 R1，却没有在返回前恢复它，原程序可能出现什么问题？
小结
知识点
- 中断处理包含保存现场、处理与恢复
- 中断向量表给出处理程序入口
- 优先级解决多个请求的先后
思考题答案（仅供参考）
原程序会以为 R1 仍保存中断前的值，却实际读到中断处理留下的新值。后续计算可能出错，而且错误看起来像凭空发生，因此现场必须按约定保存和恢复。
协议
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封面图
设计师 | 南国微雪