何谓中断方式?它主要应用在什么场合?请举二例。
时间: 2024-04-06 16:30:54 浏览: 1094
中断方式是一种计算机工作模式,它允许外部设备通过向处理器发出中断信号来打破处理器的正常执行流程,从而让处理器暂停正在执行的程序,并转而执行中断处理程序。中断方式主要用于处理外部设备的异步事件和实时事件。
以下是两个中断方式的应用场景的例子:
1. 键盘输入中断:当用户按下键盘上的任意一个键时,键盘控制器会向处理器发出一个中断信号,处理器停止执行当前程序,并转而执行键盘中断处理程序,读取键盘输入的数据并将其存储在缓冲区中,然后重新开始执行之前的程序。
2. 网络数据中断:当网络接口收到一个数据包时,它会向处理器发出一个中断信号,处理器停止执行当前程序,并转而执行网络数据中断处理程序,读取网络数据并进行处理,然后重新开始执行之前的程序。
相关问题
何谓中断?如何确定中断优先级?
### 中断的定义
中断是一种硬件机制,用于使处理器暂停当前正在执行的任务并转向处理特定事件的过程[^1]。当某个外部设备或内部条件触发了一个中断信号时,CPU会停止当前的工作流程,并跳转至相应的中断服务程序(Interrupt Service Routine, ISR),完成对该事件的处理后再返回原来被中断的地方继续运行。
### 设置中断优先级的方法
#### 优先级分组
在嵌入式系统中,通常通过可编程控制器(如ARM Cortex-M系列中的Nested Vectored Interrupt Controller, NVIC)来管理多个中断源及其优先级。对于Cortex-M架构而言,它支持多种不同的优先级分组方式,这些分组决定了抢占式优先级位数与子优先级/响应优先级之间的分配比例[^2]。
例如,在STM32微控制器上可以选择如下几种典型的优先级分组模式之一:
- **Group 0**: 所有4 bits都作为抢占优先级;
- **Group 1**: 高3 bit为抢占优先级,低1 bit为子优先级;
- ...
- **Group 4**: 高1 bit为抢占优先级,低3 bits为子优先级。
每种分组都会影响实际能够区分的不同级别的数量以及它们之间相互作用的行为逻辑。
#### 抢占优先级 vs 响应优先级
在一个多任务环境中,当中存在多个待处理的中断请求时,“抢占优先级”决定哪个更高重要性的中断应该立即得到关注而延迟较低紧急度的服务。“响应优先级”,也称为次级或者同等级别的判断依据,则是在两个具有相同抢占权值情况下进一步细化的选择标准——即当同时发生了几个同等重要的异常状况时,按照各自设定好的数值大小关系依次排列好先后顺序加以解决。
具体来说:
- 如果新的中断到来其抢占优先级高于当前正在进行中的那个,则新来的会被允许介入打断旧过程。
- 若两者处于同一层面上的话,则遵循“先进先出”的原则或者是依靠各自的响应权重来进行裁定到底哪一个更值得先行处置。
#### 实际应用案例 - FreeRTOS配置
以FreeRTOS为例,在某些实现版本里面为了确保操作系统核心功能诸如时间片轮询切换(`SysTick`)或是挂起调度器调用(`PendSV`)始终维持稳定运作状态而不至于轻易受到外界干扰因素的影响,往往特意将其对应的中断级别调整得尽可能接近底层基础层面的位置。比如下面这段代码片段展示了如何利用宏定义指定最低可能达到的安全界限以便于合理规划整个系统的资源调配策略[^3]:
```c
#define configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY (0xf << __NVIC_PRIO_BITS)
```
在这里`configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY` 被赋予了最大理论上的整数值 `(0xF)` ,意味着无论何时何地只要涉及到上述提到的关键操作均自动享有最末端序列号待遇从而有效规避潜在冲突风险的同时还能最大程度保障整体性能表现不受损害。
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何谓局部变量?何谓静态变量?何谓全程变量?如何使用?在程序中,它们应出现在什么位置?可否重名?
在编程中,变量有三种常见的作用域和生命周期:
1. **局部变量**:
- 局部变量是在函数内部定义的变量,其作用范围仅限于该函数。当函数执行完毕后,局部变量就会自动销毁。创建局部变量时需要在函数体内声明:
```c
void my_function() {
int local_var; // 在my_function中可见
// ...
}
```
- 它们不可在函数外部访问,也不能被多个函数共享。
2. **静态局部变量**:
- 静态局部变量也是在函数内定义,但它们的生命期贯穿整个程序运行。一旦初始化,即使函数退出,其值也会保留。再次调用函数时,静态局部变量会保持上次的值:
```c
void my_function() {
static int static_local_var; // 在my_function中可见,仅此一次初始化
}
```
- 这些变量不会在每次函数调用时重新分配内存。
3. **全局变量**:
- 全局变量在整个程序范围内都有效,无论在哪里都可以被访问到。在函数外部定义:
```c
int global_var; // 整个程序可见
```
- 要注意全局变量可能会导致数据污染,因为它们可以在任何时候被修改。
关于重名:
- 局部变量和全局变量在同一作用域内不能重名,但如果作用域不同,则可以有同名的局部变量和全局变量。
- 静态局部变量虽然只有一份,但由于它们有自己的作用域,所以在每个函数调用中它们都是独立的,不会和其他函数的静态局部变量重名。
在程序中,它们的位置取决于其作用域。局部变量和静态局部变量在函数内部,而全局变量在函数外部。一般建议尽量减少全局变量的使用,以提高代码的模块性和可维护性。
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