几个概念

Polling (轮询)

定义

轮询设备的状态，确保它们正常工作

特点

可以实现简单、可靠的设备管理
消耗大量的处理器时间

中断

定义

外部设备通过向处理器发送信号打断正在运行的程序

特点

异步的，由外部事件触发

实例

移动鼠标
使用键盘
打印

结果

当前指令被打断
保护当前指令的状态,八个寄存器被放入栈
寄存器

LR(Link)被设为0xFFFFFFF9
IPSR (Interrupt Program Status Register) 被设为Interrupt Number
PC(Program Counter)加载Interrupt vector

比较

中断是一种事件驱动的控制方式，当一个事件发生时（例如外部设备发出的信号），处理器会暂停当前执行的程序，转而执行与该事件相关的中断服务程序（ISR）。ISR执行完毕后，处理器会恢复之前的执行状态，继续执行被中断的程序。中断具有实时响应、低处理器占用率等优点，适用于需要快速响应外部事件的应用场景。
轮询是一种基于循环的控制方式，程序会周期性地检查某个条件是否满足，然后决定下一步操作。轮询通常在一个无限循环中执行，会占用处理器的大量时间。轮询适用于处理器资源较为充足，但需要周期性检查某个条件的应用场景。

分类	中断	轮询
背景	在需要时调用处理器	定期查询
机制	机制	协议
Servicing	Interrupt Handler	CPU

中断处理程序设计

Let us consider a main process with an interrupt, where the main process is to input 10 random numbers with range [0, 100], and the interrupt is to input {$11^2 , 12^2 , 13^2 , … , 20^2$} once the input number in the main process is out of range.

C++程序(不确定能不能跑)

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#include<iostream>
#include<vector>
#include<Windows.h>

Using namespace std;

extern vector<int> Register(10,0); //仿真寄存器
extern vector<int> Stack(10,0); //仿真栈

/*保护状态，把数据从寄存器放到栈中*/
void Protect()
{
	Sleep(2000); // 延迟2s
	cout << "Start to protect Status! \n";

	for (int m=0;m<10;m++)
	{
		Stack[m] = Register[m];
	}

	Sleep(2000);
	cout << "Finish the protect process! \n";
}

/*恢复状态,把数据从栈放到寄存器中*/

void Recover()
{
	Sleep(2000);
	cout << "Begin to Recover State!\n";
	for (int n=0;n<10;m++)
	{
		Register[n] = Stack[n];
		Stack[n] = 0;
	}
	Sleep(2000);
	cout << "Finish the Recover Process!\n";
}

int main(void)

{
	int Flag = 0; //中断标志位
	char Choice[] = "N"; // 决定打开还是关闭“中断”进程

	cout << "Please indicate whether or not to switch on Interrupt (Y; on , N:off): \n";
	cin >> Choice;
	
	if strcmp((Choice,"Y") == 0)
	{
		Flag = 1;
	}

	for (int i=0;i<10;i++)
	{
		cout << "Please insert number" " " << i + 1 << ":" << endl;
		cin >> tem;
		cout << "\n";

		if ((tem > 100) || (tem < 0))
		{
			cout << "Out of range. Interrupt is triggered! \n";
			if (Flag == 1)
			{
				Protect();
				Sleep(2000);
				cout << "Execute Interrupt!\n";
				Interrupt();
				Sleep(2000);
				cout << "Interrupt is finished";
				Recover();
				i-=1;
				continue;
			}
			else
			{
				Sleep(1000);
				cout << "Interrupt is switched off!\n"
			}
		}
	}
	// Output the 10 numbers
	cout << "The input 10 numbers are:\n";
	for (int j=0;j<10;j++)
		cout << Register[j] << "\t";
	return 0;
}

汇编程序

中断的情况

当除法溢出时，就会中断

程序-输出overflow

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code segment             ; 开始定义代码段
start:                   ; 定义程序入口标签
    mov as, cs           ; 将代码段的段地址 CS 赋值给 AS 寄存器
    mov ds, as           ; 将 DS 寄存器的值设置为 AS 寄存器的值，用于访问数据段
    mov si, offset do0   ; 将标签 do0 的偏移地址赋值给 SI 寄存器

    ; 将 ES 寄存器的值设置为 0，用于访问内存地址 0 - FFFFH
    mov ax, 0
    mov es, ax

    ; 将 DI 寄存器的值设置为内存地址 200H，用于存储数据
    mov di, 200h

    ; 将 CX 寄存器的值设置为标签 do0end 和 do0 之间的字节数，
    ; 用于循环复制数据到 DI 所指向的内存地址
    mov cx, offset do0end - offset do0

    ; 将处理器的方向标志位 DF 清零，设置为正向操作
    cld 

    ; 重复执行将源地址（SI）所指向的数据复制到目标地址（DI）所指向的内存地址
    ; 的操作，重复次数为 CX 寄存器的值
    rep movsb

    ; 将 ES 寄存器的值设置为 0，用于访问内存地址 0 - FFFFH
    mov ax, 0
    mov es, ax

    ; 将内存地址 0 处的值设置为 200H，用于存储数据
    mov word ptr es:[0*4], 200h 

    ; 将内存地址 2 处的值设置为 0，用于存储数据
    mov word ptr es:[0*4+2], 0

    ; 调用 DOS 中断 21H，功能码为 4C00H，用于结束程序并返回操作系统
    mov ax, 4c00h
    int 21h

; 定义标签 do0，用于显示字符串
do0:
    jmp short do0start    ; 无条件跳转到标签 do0start
    db "overflow!"        ; 字符串 "overflow!"，以字节方式存储

; 定义标签 do0start，用于显示字符串
do0start:
    mov ax, cs            ; 将代码段的段地址 CS 赋值给 AX 寄存器
    mov ds, ax            ; 将 DS 寄存器的值设置为 AX 寄存器的值，用于访问数据段
    mov si, 202h          ; 将偏移地址 202H 赋值给 SI 寄存器，用于读取数据

    mov ax, 0b800h        ; 将文本缓冲区地址 0B800H 赋值给 AX 寄存器
    mov es, ax            ; 将 ES 寄存器的值设置为 AX 寄存器的值，用于访