操作系统 - CPU是怎么检测到外中断的?
问题描述
CPU正在执行指令呢 , 怎么就检测到中断信息了 ? 这里怎么检测到的得说清楚啊喂~
这里的芯片是什么 , 是和CPU一样具有运算能力的硬件吗?
芯片 (键盘上的) 将扫描码送到相关芯片 (主板上的) 的寄存器中 , 然后CPU是怎么得到这个扫描码的呢 ?
以下是我的想法 :
如果这里指的芯片是和CPU差不多的硬件 (上面说到他可以操作IO , 送数据到相应的空间),
那么我有两种设想 :
CPU指定一块空间交给主板上的芯片来读写 , 在外部设备想要让CPU触发某些中断的时候就通过主板上相应的接口芯片往这块空间写数据 . 然后CPU会每隔一段时间去读这个空间的数据来判断需不需要响应这个中断 .
CPU每隔一段时间去读主板上各个接口芯片的寄存器来判断是否需要触发某些中断
最近在看王爽老师的汇编语言 , 其他地方都挺详细啊 , 这里讲的稍微有点模糊...
如果要说清楚：
CPU正在执行指令呢 , 怎么就检测到中断信息了 ? 这里怎么检测到的得说清楚啊喂~
就要从数电说起，所以不太可能很简单的就说清楚。
CPU 就是一个很大的时序电路，通过外部的管脚与其他的设备相互链接。比如 8086的引脚图
通过这些管脚我们可以控制 CPU 的行为，其中有写管脚有多种功能，这是为了节省管脚而设计的，所以需要额外的电路（芯片叫集成电路，就是把很复杂的电路集成到很小的一个芯片里）把这个复用的管脚分开或是只用其中的一种功能。
因为CPU 比较复杂，因此我们发明了上面的一些概念帮帮助我们记忆和理解CPU的行为。如何控制各个管脚从内存和外设中读写数据，是我们学习汇编不需要的，因此汇编的书中不会讲。《微机原理》倒是会讲，可是很简略，没有数电的基础不一定能看懂。
AD0～AD15是地址线和数据线复用，所有设备发送的数据都连接到D0～D15上，CPU通过A0～A19 D0～D15（通过外部电路把AD0～AD15分成两个） 从内存和外设读写数据，分别叫做地址总线和数据总线。总线其实就一组管脚。CPU通过M/IO告诉外界读取内存还是外设的数据。CPU通过这么几根管脚表明自己要读写的外设或是内存地址，所以还是需要比较复杂的外部电路去帮助CPU控制各个外设的不会同时把数据发送到数据总线上。读取外设的时候，外部电路通过地址总线上的值，确定CPU要读写哪个设备，控制对应的设备链接到数据总线上。一个设备能不能给CPU发送数据完全是 CPU 说了算的。可以说所有的外设都会有管脚链接到数据总线(当然有些设备没有那么多发送数据的管教)。
外设是否能发送数据，完全由CPU说了算，CPU如何检测外设是否有数据有两种方案可选，第一，自己写代码，执行完一段代码之后去检查每一个外设看看这个外设是否有数据要读写。这在很多嵌入式编程中也比较常见。第二，就是外设有数据要读写的时候，给CPU的某个管脚发送数据，让CPU知道之后，主动来读写这个外设。这就是中断，这是几乎所有处理器都会提供的功能。
可以看到，CPU管脚上有两个管脚叫做 NMI INTR对应不可屏蔽和可屏蔽中断。CPU在执行完一条指令之后就会检测这个管脚的状态，如果满足某个条件就不再执行下一条指令，而是做另外一件事情，这件事情就是中断处理那一套过程。这就是外部中断。当CPU执行完一条指令，比如指令执行出错了，CPU也会进行另外的处理，这就是内部的终端。这是CPU内部电路的设计，不是简单的能说清楚如何设计的时序电路。Intel的设计就是这样的，但是其他的处理器可能就不是这样设计的。
简单来说，如今学习汇编的这些操作，都是建立在已经搭建好的固定的电路图的基础上来说的，所以像给键盘分配了 60h 64h 的地址都是当年这样设计的电路。在嵌入式的编程中由于要自己搭建电路，不一定总要键盘。这时使用不同的外设是你自己分配的地址（主要看你如何搭建连接CPU的引脚，当然在那里面一般不叫CPU）。
现在我们只有一个外部可屏蔽中断的管脚，可是外设那么多不可能所以外设都链接到这一个管脚上呀，否则CPU怎么区分是谁发出的信号。这就有了 8259， 8259 有多个管脚就是像INTR一样接收中断的，然后把8259 连接到 CPU 的INTR上，这样，当发生中断 CPU 就知道只可能是 8259 发送来的，所以就会去询问 8259，而不同的外设链接到8259 不同的管脚上，8259 就可以通过管脚来确定是哪个是那个外设发送过了的。当CPU询问的时候他就可以通过数据先告诉CPU是哪个外设发送来的中断(其实是中断向量号，可是自己设置，但是设置为与内部中断冲突就不好了，其实BIOS初始化到其中的值就与内部中断冲突)。所以外设想要发送一个中断就把链接到 8259 上的那个管脚置为低电平。
其实键盘不是直接链接到数据总线上，而是链接到 8042 上，8042 才有管脚链接到数据总线上，其实你说的对，这些芯片都是像CPU那样的东西，只是功能比较单一只能做某些固定的事情(所以比较便宜和简单，基本只要知道其管脚的功能和内部几个寄存器的功能就算是学会了使用这个芯片)。键盘中的芯片8048 就是简单的根据你按下和松开某个按键，通过管脚给 8042 发送对应的数值。8042 再通过总线把 8048 发送来的额数据发送给 CPU。8042其实有引脚链接到8259的第二根中断管教上。
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