面试 —— 中断处理

中断处理

当CPU(中央处理器)执行一条现行指令的时候,如果外设向CPU发出中断请求,那么CPU在满足响应的情况下,将发出中断响应信号,与此同时关闭中断,表示CPU不在受理另外一个设备的中断。这时,CPU将寻找中断请求源是哪一个设备,并保存CPU自己的程序计数器(PC)的内容。然后,他将转移到处理该中断源中断服务程序。CPU在保存现场信息,设备服务(如交换数据)以后,将恢复现场信息。在这些动作完成以后,开放中断,并返回到原来被中断的主程序的下一条指令。

中断处理过程

 

在 微机系统中,对于外部中断,中断请求信号是由外部设备产生,并施加到CPU的NMI或INTR引脚上,CPU通过不断地检测NMI和INTR引脚信号来识 别是否有中断请求发生。对于内部中断,中断请求方式不需要外部施加信号激发,而是通过内部中断控制逻辑去调用。无论是外部中断还是内部中断,中断处理过程 都要经历以下步骤: 请求中断→响应中断→关闭中断→保留断点→中断源识别→保护现场→中断服务子程序→恢复现场→中断返回。

1.请求中断
当某一中断源需要CPU为其进行中断服务时,就输出中断请求信号,使中断控制系统的中断请求触发器置位,向CPU请求中断。系统要求中断请求信号一直保持到CPU对其进行中断响应为止。
2.中断响应
CPU对系统内部中断源提出的中断请求必须响应,而且自动取得中断服务子程序的入口地址,执行中断 服务子程序。对于外部中断,CPU在执行当前指令的最后一个时钟周期去查询INTR引脚,若查询到中断请求信号有效,同时在系统开中断(即IF=1)的情 况下,CPU向发出中断请求的外设回送一个低电平有效的中断应答信号,作为对中断请求INTR的应答,系统自动进入中断响应周期。
3.关闭中断
CPU响应中断后,输出中断响应信号,自动将状态标志寄存器FR或EFR的内容压入堆栈保护起来,然后将FR或EFR中的中断标志位IF与陷阱标志位TF清零,从而自动关闭外部硬件中断。因为CPU刚进入中断时要保护现场,主要涉及堆栈操作,此时不能再响应中断,否则将造成系统混乱。
4.保护断点
保护断点就是将CS和IP/EIP的当前内容压入堆栈保存,以便中断处理完毕后能返回被中断的原程序继续执行,这一过程也是由CPU自动完成。

5.中断源识别
当系统中有多个中断源时,一旦有中断请求,CPU必须确定是哪一个中断源提出的中断请求,并由中断控制器给出中断服务子程序的入口地址,装入CS与IP/EIP两个寄存器。CPU转入相应的中断服务子程序开始执行。
6.保护现场
主程序和中断服务子程序都要使用CPU内部寄存器等资源,为使中断处理程序不破坏主程序中寄存器的内容,应先将断点处各寄存器的内容压入堆栈保护起来,再进入的中断处理。现场保护是由用户使用PUSH指令来实现的。
7.中断服务
中断服务是执行中断的主体部分,不同的中断请求,有各自不同的中断服务内容,需要根据中断源所要完成的功能,事先编写相应的中断服务子程序存入内存,等待中断请求响应后调用执行。
8.恢复现场
当中断处理完毕后,用户通过POP指令将保存在堆栈中的各个寄存器的内容弹出,即恢复主程序断点处寄存器的原值。
9.中断返回
在中断服务子程序的最后要安排一条中断返回指令IRET,执行该指令,系统自动将堆栈内保存的 IP/EIP和CS值弹出,从而恢复主程序断点处的地址值,同时还自动恢复标志寄存器FR或EFR的内容,使CPU转到被中断的程序中继续执行。

 

 

### 数字信号处理 (DSP) 面试问题及答案 #### DSP 调试技巧 当遇到 DSP 不按预期运行的情况时,应通过调试器检查 DSP 的内部状态,包括寄存器值、程序计数器以及堆栈指针等[^1]。还需注意是否存在异常中断或死循环现象,并观察外部输出信号如指示灯和串口输出来辅助诊断。 #### 多速率信号处理概念 多速率信号处理是指在同一系统中以不同采样频率操作的技术,旨在优化计算资源利用并减少数据传输所需的带宽。此领域内的关键技术涵盖了下采样(decimation),即降低原始序列的取样密度;上采样(interpolation), 增加新的样本点填补原有间隔;还有重采样(resampling),调整整个时间轴上的测量位置以便与其他流同步[^2]。 #### FIR 和 IIR 滤波器特性对比 针对稳定性与线性相位这两个方面,FIR(有限脉冲响应)滤波器具有天然的优势——它们总是稳定的并且能够轻易达到精确的线性相位特性。然而,IIR(无限脉冲响应)虽然可能更难保持绝对稳定,但在某些应用场景里却提供了更高的效率优势。具体而言: - **FIR**:无反馈机制确保了系统的固有稳定性;易于实现线性相位效果;适合用于图像处理等领域。 - **IIR** :通常拥有更低阶次从而减少了所需内存空间和运算量;不过为了获得良好的线性相位表现往往需要额外措施比如引入全通网络来进行补偿[^3]。 #### D触发器功能解析 在一个典型的D触发器电路配置中,输入信号`a`充当使能控制端而另一个输入`b`则作为待传递的数据源。每当检测到时钟边沿变化(通常是上升沿)且此时`a=1`,那么当前时刻`b`所代表的状态就会被锁定并传送到输出端。值得注意的是即便在非时钟周期间存在噪声干扰(`b`上有毛刺),这些瞬态波动也不会影响最终结果因为只有与时钟同步的有效期内读取到的信息才会生效[^4]。 ```cpp // 示例代码展示如何模拟简单的D触发器行为 class DFlipFlop { private: bool q; public: void clock(bool enable, bool data){ if(enable && isClockRisingEdge()){ this->q = data; } } }; ```
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