中断系统

操作系统中的中断机制

操作系统是整个计算机系统的管理者，它负责分配计算机资源，协调各个程序之间的运行。而中断机制则是操作系统中一个极其重要的部分，它可以让操作系统实时响应硬件的事件和异常。本文将详细介绍操作系统中的中断机制。

一、中断的概念

中断是指在执行程序时，CPU停止当前程序的执行，转而去执行另一个程序，然后再返回原程序继续执行的一种机制。其实质是CPU针对硬件的指令进行处理的一种机制。中断可以分为软中断和硬中断两种类型。软中断是在程序执行过程中，由程序自身发起中断请求；而硬中断则是由外部硬件发起中断请求。后者被称为硬件中断。

二、中断的分类

1. 硬中断

硬件中断是由外部设备发出的，例如键盘、鼠标、磁盘等。此时CPU会立刻停止当前的工作，处理中断，并将中断的类型、地址和数据等信息保存在中断向量表中，以备后续处理。

2. 软中断

在程序执行的过程中，如果需要让CPU停下来处理某些事情，就需要使用软中断。此时，CPU会保存程序当前执行的现场，同时将控制权交给操作系统内核，内核处理完毕后再将控制权返回程序。

三、中断的处理机制

中断机制是操作系统的一个非常核心的功能，它可以及时地处理各种硬件或软件故障。下面将对中断机制的处理流程进行详细介绍。

1. 用户态与内核态

当程序运行时，CPU会在两种状态间进行切换：用户态和内核态。用户态是指用户程序执行的状态，CPU只能访问用户态的内存和寄存器；而内核态是指操作系统内核执行的状态，CPU可以访问系统的全部资源，包括系统内存和设备寄存器等。

2. 中断处理程序

当系统发生中断时，CPU会切换到内核态，并在内核态下执行中断处理程序。中断处理程序首先会将中断请求信息放入中断向量表中，然后从中断向量表中找到相应中断请求处理程序的地址，并跳转到该地址。中断请求处理程序会处理中断请求，并将控制权交还给操作系统内核。

3. 进程状态的保存和恢复

当中断请求处理程序执行完毕后，操作系统内核需要将进程原来的状态恢复，使其可以继续执行。对于硬件中断，内核必须将CPU和设备寄存器中的状态保留下来，以便中断处理程序可以正确地处理当前中断请求。而软中断则需要将当前进程的状态保存，以便后续可以恢复其执行。

第 1 页 共 6 页 信息工程学院实验报告

课程名称：单片机原理及接口

实验项目名称：中断系统实验 实验时间：2016年5月17日

班级：通信141 姓名：林志斌 学号：201411402115

一、实 验 目 的:

熟悉keil仿真软件、proteus仿真软件的使用和单片机外部中断的使用。了解并熟悉51单片机中中断的概念，中断处理系统的工作原理。理解51单片机中断管理系统处理五种中断源，特别是对外部中断的设置与控制方法。熟悉中断处理特别是外部中断处理的过程，掌握中断处理子程序的书写格式和使用方法。

二、实 验 设 备 与 器 件

硬件：微机、单片机仿真器、单片机实验板、连线若干

软件：KEIL C51单片机仿真调试软件，proteus系列仿真调试软件

三、实 验 原 理

现代的计算机都具有实时处理功能，能对外部发生的事件如人工干预、外部事件及意外故障做出及时的响应或处理，这是依靠计算机的中断系统来实现的。

51单片机内部有一个中断管理系统，它能对内部的定时器事件、串行通信的发送和接收事件及外部事件（如键盘按键动作）等进行自动的检测判断，当有某个事件产生时，中断管理系统会置位相应标志通知CPU，请求CPU迅速去处理。CPU检测到某个标志时，会停止当前正在处理的程序流程，转去处理所发生的事件（针对发生的事件，调用某一特定的函数，称为该事件的中断服务函数），处理完以后，再回到原来被中断的地方，继续执行原来的程序。 成 绩：

指导老师(签名)：

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MCS－51单片机最典型的有5个中断源（外部中断0、1，内部定时器中断0、1，串口中断），具有两个中断优先级。两个外部中断：（P3.2 — INT0、P3.3 — INT1）上输入的外部中断源，低电平或负跳变有效，置位TCON中的IE0和IE1中断请求标志位。通过外部中断源触发方式控制位IT可以使外部中断为电平触发方式（=0）或边沿触发方式（=1）。另外控制中断允许寄存器IE可以开放中断。

信息工程学院实验报告

课程名称：单片机原理及接口

实验项目名称：中断系统实验 实验时间：2016年5月17日

班级：通信141 姓名：林志斌 学号：2115

一、实 验 目 的:

熟悉keil仿真软件、proteus仿真软件的使用和单片机外部中断的使用。了解并熟悉51单片机中中断的概念，中断处理系统的工作原理。理解51单片机中断管理系统处理五种中断源，特别是对外部中断的设置与控制方法。熟悉中断处理特别是外部中断处理的过程，掌握中断处理子程序的书写格式和使用方法。

二、实 验 设 备 与 器 件

硬件：微机、单片机仿真器、单片机实验板、连线若干

软件：KEIL C51单片机仿真调试软件，proteus系列仿真调试软件

三、实 验 原 理

现代的计算机都具有实时处理功能，能对外部发生的事件如人工干预、外部事件及意外故障做出及时的响应或处理，这是依靠计算机的中断系统来实现的。

51单片机内部有一个中断管理系统，它能对内部的定时器事件、串行通信的发送和接收事件及外部事件（如键盘按键动作）等进行自动的检测判断，当有某个事件产生时，中断管理系统会置位相应标志通知CPU，请求CPU迅速去处理。CPU检测到某个标志时，会停止当前正在处理的程序流程，转去处理所发生的事件（针对发生的事件，调用某一特定的函数，称为该事件的中断服务函数），处理完以后，再回到原来被中断的地方，继续执行原来的程序。 成 绩：

指导老师(签名)：

MCS－51单片机最典型的有5个中断源（外部中断0、1，内部定时器中断0、1，串口中断），具有两个中断优先级。两个外部中断：（ — INT0、 — INT1）上输入的外部中断源，低电平或负跳变有效，置位TCON中的IE0和IE1中断请求标志位。通过外部中断源触发方式控制位IT可以使外部中断为电平触发方式（=0）或边沿触发方式（=1）。另外控制中断允许寄存器IE可以开放中断。

定时器控制寄存器TCON

TCON：Timer控制寄存器，是管理定时器工作的

TF1 TR1

TF0 TR0 IE1 IT1

IE0 IT0

IT0/IT1：外部中断请求的触发方式选择位：

=0：在INT0/INT1端申请中断的信号低电平触发;

=1：在INT0/INT1端申请中断的信号负跳变触发.

IE0/IE1：外部中断申请标志位：

=0：没有外部中断申请；

=1：有外部中断申请。

TF0/TF1：定时器0/定时器1溢出中断申请标志位：

=0：定时器未溢出；

=1：定时器溢出申请中断，进中断后自动清零。

TR0/TR1：定时器运行启停控制位：

=0：定时器停止运行；

=1：定时器启动运行。

中断允许寄存器IE

EA — ET2 ES ET1 EX1 ET0 EX0

EX0/EX1/ET1/ET0/ES 位：

分别是INT0/1，Timer0/1，串行口的中断允

许控制位:

=0 时禁止中断； =1 时允许中断。

ET2：T2中断允许控制位（仅52系列有）

=0 时禁止中断； =1 时允许中断。

EA：总的中断允许控制位（总开关）：

=0 时禁止全部中断；=1 时允许中断。

中断优先级控制寄存器IP

— — PT2 PS PT1 PX1 PT0 PX0

PX0/PX1：INT0/1优先级控制位：

=0 时属低优先级； =1 时属高优先级。

PT0/PT1/PT2：T0/1/2中断优先级控制位：

=0 时属低优先级； =1 时属高优先级。

PS1：串行口中断优先级控制位：

=0 时属低优先级； =1 时属高优先级。

interrupt m 修饰符

interrupt m C51中断函数必须通过它进行修饰。在C51程序设计中，当函数定义时用了interrupt m修饰符，系统编译时把对应函数转化为中断函数，自动加上程序头段和尾段，并按51系统中断的处理方式自动把它安排在程序存储器中的相应位置。