计算机6.2.180x86中断结构及类型

从Intel　8086/8088、286、386、486直到Pentium系列微处理器，它们中断系统的结构基本相同，不同之处主要有两点：一是 因CPU的工作模式不同，获取中断向量的方式有所不同；二是因系统的配置不同，所处理的中断类型有差别。本节先讨论80x86的中断系统的结构及中断类 型，然后介绍CPU工作在不同模式下的中断处理方式。

6.2.180x86中断结构及类型

80x86　CPU中断系统的结构示意图。根据中断源与CPU的相对位置关系，可分为外部中断（或硬件中断）和内部中断（或软件中断）两大类。在32位CPU中，把外部中断称为中断，把内部中断称为异常（Exceptions）。

1.中断

中断是指由外部设备触发请求而引起的硬件中断。80x86　CPU的硬件中断有两个：一个是由NMI引脚引入不可屏蔽中断，请求触发方式为上升沿（0到 1的跳变信号）有效；另一个是由INTR引脚引入可屏蔽中断，请求触发方式为高电平有效。但由于多数外部设备的I/O传送中断请求都是通过可屏蔽中断引入 的，而CPU的可屏蔽中断请求（INTR）引脚只有一个，不能满足外部设备的需要，因此在80x86　CPU系统中扩展一片或多片中断控制器8259A协 助CPU管理中断，单片8259A可以管理8级外部中断请求IR0～IR7，在多片级连方式下，最多可以管理64级的外部中断请求（8259A的中断管理 功能见6.3节）。

2.异常

异常是指在CPU执行程序过程中，因各种错误引起的中断，如地址非法、校验出错、页面失效、存取访问控制错、结果溢出、除数为0、非法指令等。根据系统对产生异常的处理方法不同，通常分为下列三种类型。

1）故障（Faults）

故障是指某条指令在启动之后真正执行之前，被检测到异常而产生的一种中断。这类异常是在引起异常的指令执行前产生的，待异常处理完成后继续返回该指令， 重行启动并执行完成。例如，在启动某条指令时要访问的数据未找到（存储出错），这种情况下当前指令被挂起，中断处理之后，由挂起指令处重新启动。

2）陷阱（Tra ps）

陷阱是在中断指令执行过程中引起的中断。这类异常主要是由执行“断点指令”或中断调用指令（INT　n）引起，即在执行指令后产生的异常，在中断处理前要保护设置陷阱的下一条指令的地址（断点），中断处理完毕返回到该断点处继续执行。

3）终止（Abort）

终止通常由硬件错误或系统表出现非法数据引起。异常发生后一般无法确定造成异常指令的准确位置，程序无法继续执行，中断处理须重新启动系统。

以上三类异常的差别主要表现在两个方面：一是发生异常的报告方式，二是异常处理程序的返回方式。故障这类异常的报告是在引起异常的指令执行之前发生的， 待异常处理完毕，返回该指令继续执行；陷阱这类异常的报告是在引起异常的指令执行之后发生的，待异常处理完毕，返回该指令的下一条指令继续执行；终止这类 异常的情况比较严重，它是因为系统硬件或参数出现了错误而引起的，引起异常的程序将无法恢复，必须重新启动系统。

80x86　CPU 最多可以管理256种类型的中断与异常，类型及功能。每一种中断赋予一个中断类型号，其中：中断类型0～17分配给内部中断（类型2除外）；中断类型 18～31留作备用，为生产厂家开发软硬件使用；中断类型32～255留给用户，可作为外部设备进行输入输出数据传送时的可屏蔽中断（INTR）请求使 用。

前5个中断类型（类型0～类型4）：除法错、单步、NMI、断点、溢出，从8086～Pentium的所有CPU都是相同的，其他中断类型适用于286及向上兼容的386、486及Pentium微处理器。

几种异常类型做简要说明。

类型0：除法出错。当CPU进行除法运算时，若除数为0或商溢出时产生该中断。

类型1：单步。当单步执行标志TF1且IF1时，每执行一条指令就引起一次中断。

类型3：断点。这是一个特殊的单字节断点指令INT　3，常用于调试程序时存储程序的断点。当CPU执行该指令时，则产生“断点指令”中断，将下一条指令的地址入栈保存。

类型4：溢出。当执行INTO指令且溢出标志OF1时产生该中断。

类型5：越界。当CPU执行BOUND指令时，检测到操作数超越边界时产生该中断。