时钟的中断机制

功能强大的时钟中断

在单片机程序设计中，设置一个好的时钟中断，将能使一个CPU发挥两个CPU的功效，大大方便和简化程序的编制，提高系统的效率与可操作性。我们可以把一些例行的及需要定时执行的程序放在时钟中断中，还可以利用时钟中断协助主程序完成定时、延时等操作。

下面以6MHz时钟的AT89C51系统为例，说明时钟中断的应用。

定时器初值与中断周期 时钟中断无需过于频繁，一般取20mS(50Hz)即可。如需要百分之一秒的时基信号，可取10mS(100Hz)。这里取20mS，用定时器T0工作于16位定时器方式(方式1)。T0的工作方式为：每过一个机器周期自动加1，当计满0FFFFh，要溢出时，便会产生中断，并由硬件设置相应的标志位供软件查询。即中断时比启动时经过了N+1个机器周期。所以，我们只要在T0中预先存入一个比满值0FFFFh小N的数，然后启动定时器，便会在N个机器周期后产生中断。这个值便是所谓的“初值”。下面计算我们需要的初值：时钟为6MHz，12个时钟周期为一个机器周期，20mS中有10000个机器周期。(10000)10=(2710)16，则0FFFFh-2710h+1=0D8F0h。由于响应中断、保护现场及重装初值还需要7~8个机器周期，把这个值再加上7，即T0应装入的初值是0D8F7h。每次中断进入后，先把A及PSW的值压入堆栈，然后即把0D8F7h装入T0。

设置一个单元，每次中断加1 我们可以取内部RAM中一个单元，取名为INCPI(Increase Per Interrupt)，在中断中，装完T0初值后，用INC

INCPI指令将其加一。从这个单元中，无论中断程序还是主程序，都可以从中获得20mS的1~256之间任意整数倍的信号。例如：有一段向数码管送显的程序，需要每0.5秒执行一次以便刷新显示器，便可以设一单元(称为等待单元)W_DISP，用/MOV A,INCPI/ADD A,#25/MOV W_DISP,A/语句让其比当前的INCPI值大25，然后在每次中断中检查是否于INCPI值相等。若相等，说明已过了25个中断周期，便执行送显程序，并且让W_DISP再加上25，等待下个0.5秒。我们可以设置多个等待单元，以便取出多个不同的时基信号。让中断程序在每次中断时依次查询各个等待单元是否与INCPI相等，若相等，则执行相应的处理，并重新设置该等待单元的值，否则跳过。例如：用0.5秒信号刷新或闪烁显示器，用1秒信号产生实时时钟，或输出一定频率的方波，以一定间隔查询输入设备等。

- 1 - 操作系统中断的概念

操作系统中断是指在执行某个程序时，系统从正常的执行流程中暂停执行并转向处理特定事件的程序。中断可以由硬件或软件引起，如I/O操作完成、时钟中断、系统调用等。中断机制是操作系统的重要特性之一，它可以提高系统的响应速度和并发能力，同时也是实现操作系统各种功能的基础之一。

当一个中断被触发时，操作系统会保存当前运行程序的状态并且执行相应的中断处理程序。中断处理程序会执行特定的操作，如读取I/O设备上的数据、更新系统时间等。处理程序完成后，操作系统会恢复之前被中断的程序的状态，并继续执行。在这个过程中，操作系统需要保证各个中断的优先级，以保证高优先级的中断能够优先获得处理机的控制权。

中断是操作系统中的重要机制，它具有高效、可靠、灵活等优点。在实际应用中，中断机制被广泛应用于操作系统的各个层面，如设备驱动程序、系统调用、异常处理等。同时，中断的实现也是操作系统的核心技术之一，需要掌握相关的底层原理和实现技术。

nohz下的timer机制和进程调度

在2.6.21内核之前，时钟中断是周期的，即以HZ为频率，系统总是被动的接受时钟中断，然后运行中断处理程序。如果实在没有任务可以运行，那 么就执行idle，这也许也算一种创意，可 是时钟中断还是会周期性的打破idle，然后查询有没有需要做的事情，如果没有继续idle

以往的进程在特定的固定时间片内运行，时钟的定时中断提供了时间片的监督工作，一切显得十分和谐，可是系统内核本身就是没有主权，一切都在硬件的安排下进行。

随后的2.6.22以后，nohz才出现，nohz其实就是动态设置下一次的中断时间而不是使用系统无条件的默认的HZ中断。

这样cfs调度器，再也不用受制于底层的时钟以及时间片分配特性，linux可以动态设置时间片长短，按照自己的方式来进行调度。

nohz其实就是托了抽象出来的clocksource和 clock_event_device的福，clocksource和 clock_event_device，这两个结构体就是时钟以及时钟行为的抽象。

先熟悉两个数据结构

struct timer_list ：软件时钟，记录了软件时钟的到期时间以及到期后要执行的操作。

struct tvec_base ：用于组织、管理软件时钟的结构。在 SMP 系统中，每个 CPU

有一个。

struct timer_list {

struct list_head entry; //所在的链表

unsigned long expires; //到期时间，以 tick 为单位

void (*function)(unsigned long); //回调函数，到期后执行的操作

unsigned long data; //回调函数的参数

struct tvec_t_base_s *base; //记录该软件时钟所在的

利用8253和8259实现简单时钟

一、内容

利用PC系列微机现有的硬件和软件资源编写程序，以便在显示器屏幕上显示XX（时）：XX（分）：XX（秒），并且每秒钟更新一次显示。

二、设计目的

掌握8253、8259A芯片。

三、设计思路

IBM PC/XT系统板上使用了一片8253-5，其地址为40H ~ 43H，其中0通道在方式3下工作，初值设置23小时59分50秒，每隔55ms向中断控制器8259A的IRQ0端发一次中断请求。此定时中断的用途之一是系统报时。现在借用原有电路，重新设置定时器、编写中断服务程序来做硬件时钟实验，为此程序开始应首先保护原系统的08H中断的中断矢量（中断服务程序入口地址），以便程序退出时恢复原系统的设置。保护原系统的08H中断的中断矢量可用DOS 35H功能调用读出，并加以适当保存，也可以用以下指令将中断矢量压入堆栈保存。

具体过程：等待按键按下，调用DOS的显示字符串功能，并对中断进行压栈操作后，建立数据段的可寻址性，通过装载现行的中断服务程序，使用8253初始化的0通道，3方式，二进制计数进行方式3的10ms方波,即每10ms中断一次，通过保护原有的8259A的中断屏蔽寄存器IMR的内存，进行下一步的IMR的重写，只开放始终和键盘的中断处理。进而开中断，运行TIMER模块的时间调用及DOS显示系统时间的功能，待TIMER模块运行结束之后，关闭中断返回DOS，程序结束。

CLI ；关中断

CLD ；DF=0

MOV AX ，0000H

MOV DS ，AX ；DS：SI指向08H中断矢量表中的位置

MOV SI ，0020H

LODSW

MOV BX ，AX ；BX：原中断服务程序入口偏移地址 1 LODSW ；AX：原中断服务程序入口的段地址