中断处理程序的结构

1. 完整的中断处理过程分为那几个阶段

1)中断响应的事前准备：

系统要想能够应对各种不同的中断信号，总的来看就是需要知道每种信号应该由哪个中断服务程序负责以及这些中断服务程序具体是如何工作的。系统只有事前对这两件事都知道得很清楚，才能正确地响应各种中断信号和异常。

2) CPU检查是否有中断/异常信号

CPU在执行完当前程序的每一条指令后，都会去确认在执行刚才的指令过程中中断控制器（如：8259A）是否发送中断请求过来，如果有那么CPU就会在相应的时钟脉冲到来时从总线上读取中断请求对应的中断向量。

对于异常和系统调用那样的软中断，因为中断向量是直接给出的，所以和通过IRQ（中断请求）线发送的硬件中断请求不同，不会再专门去取其对应的中断向量。

3) 根据中断向量到IDT表中取得处理这个向量的中断程序的段选择符

CPU根据得到的中断向量到IDT表里找到该向量对应的中断描述符，中断描述符里保存着中断服务程序的段选择符。

4) 根据取得的段选择符到GDT中找相应的段描述符

CPU使用IDT查到的中断服务程序的段选择符从GDT中取得相应的段描述符，段描述符里保存了中断服务程序的段基址和属性信息，此时CPU就得到了中断服务程序的起始地址。

5) CPU根据特权级的判断设定即将运行的中断服务程序要使用的栈的地址

CPU会根据CPL和中断服务程序段描述符的DPL信息确认是否发生了特权级的转换，比如当前程序正运行在用户态，而中断程序是运行在内核态的，则意味着发生了特权级的转换，这时CPU会从当前程序的TSS信息（该信息在内存中的首地址存在TR寄存器中）里取得该程序的内核栈地址。

6) 保护当前程序的现场

CPU开始利用栈保护被暂停执行的程序的现场：依次压入当前程序使用的eflags，cs，eip，errorCode（如果是有错误码的异常）信息。

7) 跳转到中断服务程序的第一条指令开始执行

CPU利用中断服务程序的段描述符将其第一条指令的地址加载到cs和eip寄存器中，开始执行中断服务程序。这意味着先前的程序被暂停执行，中断服务程序正式开始工作。

8) 中断服务程序处理完毕，恢复执行先前中断的程序

在每个中断服务程序的最后，必须有中断完成返回先前程序的指令，这就是iret（或iretd）。程序执行这条返回指令时，会从栈里弹出先前保存的被暂停程序的现场信息，即eflags,cs,eip重新开始执行。

(1)中断处理程序的结构扩展阅读

硬件中断导致处理器通过一个上下文切换（context switch）来保存执行状态（以程序计数器和程序状态字等寄存器信息为主）；软件中断则通常作为CPU指令集中的一个指令，以可编程的方式直接指示这种上下文切换，并将处理导向一段中断处理代码。

中断在计算机多任务处理，尤其是实时系统中尤为有用。这样的系统，包括运行于其上的操作系统，也被称为“中断驱动的”（interrupt-driven）。

中断使CPU中止正在执行的程序而转去处理特殊事件的操作，这些引起中断的事件称为中断源，它们可能是来自外设的输入输出请求，也可能是计算机的一些异常事故或其它内部原因。

在运行一个程序的过程中，断续地以“插入”方式执行一些完成特定处理功能的程序段，这种处理方式称为中断。

2. 中断处理的流程包括哪些步骤

一个完整的中断处理过程应该包括：中断请求、中断排队或中断判优、中断响应、中断处理和中断返回等环节。

1．中断请求

中断请求是由中断源向CPU发出中断请求信号。外部设备发出中断请求信号要具备以下两个条件：

（1）外部设备的工作已经告一段落。例如输入设备只有在启动后，将要输入的数据送到接口电路的数据寄存器（即准备好要输入的数据）之后，才可以向CPU发出中断请求。 （2）系统允许该外设发出中断请求。如果系统不允许该外设发出中断请求，可以将这个外设的请求屏蔽。当这个外设中断请求被屏蔽，虽然这个外设准备工作已经完成，也不能发出中断请求。

2．中断排队

中民申请是随机的，有时会出现多个中断源同时提出中断申请。但CPU每次只能响应一断源的请求，那么究竟先响应哪一个中断源的请求呢？这就必须根据各中断源工作性质的轻重缓急，预先安排一个优先级顺序，当多个中断源同时申请中断时，即按此优先级顺序进行排队，等候CPU处理。一般是把最紧迫和速度最高的设备排在最优先的位置上。CPU首先响应优先级别最高的中断源。当中断处理完毕，再响应级别低的中断申请。

中断排队可以采用硬件的方法，也可以采用软件的方法。前者速度快，但需要增加硬设备；后者无需增加硬设备，但速度慢，特别是中断源很多时尤为突出。

软件优用查询技术：

当CPU响应中断后，就用软件查询以确定是哪些外设申请中断，并判断它们的优先权。当CPU响应中断后，把中断寄存器的状态作为一个外设读入CPU，逐位检测它们的状态，若哪一位为1，则该位对应的外设有中断请求，应转到相应的服务程序的入口。