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中断服务函数(Interrupt Service Routine,简称ISR)是计算机系统中处理中断请求的重要机制,当外部事件或内部异常发生时,CPU会暂停当前程序的执行,转而执行相应的中断服务函数,本文将详细介绍中断服务函数的格式、实现原理及在操作系统中的应用。
中断服务函数的格式
1、函数声明:在C语言中,中断服务函数通常以关键字“ISR”开头,后跟函数名、参数列表和返回类型。
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void ISR_Handler(void);
2、函数体:中断服务函数的函数体通常包含以下内容:
(1)保存现场:在中断服务函数开始执行前,需要保存当前CPU的现场信息,包括寄存器值、栈指针等,以确保中断处理完成后能够恢复现场,继续执行被中断的程序。
(2)处理中断:根据中断类型,执行相应的处理逻辑,对于硬件中断,可能需要读取硬件寄存器、清除中断标志位等。
(3)恢复现场:在中断服务函数执行完成后,需要恢复CPU的现场信息,以便继续执行被中断的程序。
(4)返回:执行完中断服务函数后,返回到被中断的程序。
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中断服务函数的实现原理
1、中断向量表:在计算机系统中,中断向量表(Interrupt Vector Table,简称IVT)用于存储中断服务函数的入口地址,当CPU接收到中断请求时,会根据中断类型查找IVT,找到对应的中断服务函数入口地址,并执行该函数。
2、中断控制器:中断控制器(Interrupt Controller,简称IC)负责接收和处理中断请求,当外部设备或内部异常产生中断时,IC会将中断请求传递给CPU,CPU根据中断请求的类型,调用对应的中断服务函数。
3、中断优先级:为了提高中断处理的效率,计算机系统通常采用中断优先级机制,中断优先级决定了CPU响应中断的顺序,当多个中断同时发生时,CPU优先响应优先级较高的中断。
中断服务函数在操作系统中的应用
1、硬件中断处理:操作系统通过中断服务函数处理硬件中断,如键盘输入、鼠标移动、磁盘I/O等。
2、软件中断处理:操作系统通过软件中断实现系统调用、异常处理等功能,在UNIX系统中,系统调用通过软中断实现。
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3、实时操作系统(RTOS)中的应用:RTOS通过中断服务函数实现实时任务调度、时间管理等功能。
中断服务函数是计算机系统中处理中断请求的重要机制,本文详细介绍了中断服务函数的格式、实现原理及在操作系统中的应用,通过对中断服务函数的深入理解,有助于我们更好地掌握计算机系统的运行机制。
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