ISR 与函数调用的区别

2025年4月29日 | 阅读 6 分钟

在本文中，您将学习 ISR 与函数调用的区别，但在讨论区别之前，您需要简要了解 ISR 和函数调用。

什么是 ISR？

中断服务程序 (ISR) 是硬件在响应中断时调用的软件例程。ISR 检查中断，确定如何处理它，执行它，并返回一个逻辑中断值。如果不需要进一步处理，ISR 会用返回值通知内核。ISR 必须执行得非常快，以免减慢设备的操作以及所有低优先级 ISR 的操作。

尽管 ISR 可能会将数据从 CPU 寄存器或硬件端口移动到内存缓冲区，但通常，它依赖于一个专用的中断线程（或任务），称为中断服务线程 (IST)，来完成大部分必需的处理。如果需要额外的处理，ISR 会将逻辑中断值返回给内核。然后它将物理中断号映射到逻辑中断值。

中断处理机制

以下是中断处理的机制，步骤如下：

中断是一种条件，它使 CPU 暂停当前程序并执行 ISR。ISR 是一个专门编写的程序，用于处理导致中断的条件。
中断被处理后，CPU 会回到主程序，恰好是在它离开的下一条指令处。
在中断驱动的数据传输中，每当 I/O 设备准备好进行数据传输时，它就会中断 CPU。在 ISR 中，CPU 将执行数据传输。
这种方法比轮询好，因为 CPU 不必花费时间检查 I/O 设备的状态。键盘是中断驱动的 I/O 访问的一个很好的例子。
键盘应该在按下按键时中断 CPU，而不是由 CPU 进行检查。这样，当用户根本没有打字时，就不会浪费时间反复检查键盘。
I/O 设备通过向 CPU 发送 $\overline{INTR}$ 信号来请求中断。
每当 CPU 收到 $\overline{INTR}$ 信号时，它会完成当前指令的执行，然后执行 ISR。当 CPU 准备好时，它会通过 INTA 线发送确认信号。
ISR 执行完毕，CPU 返回主程序。
I/O 设备在执行后关闭 $\overline{INTR}$ 信号。

Difference between ISR and Function Call

例如：在下面的示例中，通过中断驱动的 I/O 进行 I/O 传输。

如果一个 I/O 设备想要与处理器进行数据传输，它必须中断处理器。
中断是一种使处理器执行中断服务例程的条件。
在 ISR 中，处理器将与 I/O 设备进行数据传输。

在此示例中，按下键盘按键会请求中断，

处理器不必检查按键是否按下，而是键盘在按下按键时会中断处理器。
在键盘的 ISR 中，它是键盘驱动程序软件的一部分，处理器将从键盘读取数据。

ISR 的优点

以下是 ISR 的优点，例如：

ISR 异步事件可以在程序执行的任何时候发生。
ISR 将 PC、标志和寄存器保存在堆栈上，禁用所有中断，并加载 ISR 的地址。
ISR 不能有可以传递给它的参数。
ISR 不能返回值。
ISR 启用中断。
通常，ISR 很小，因为它会占用其他进程的一些时间。
有些 ISR 有自己的堆栈。

什么是函数调用？

函数调用也称为子程序调用。子程序是程序重复需要的指令集。它是大型程序的一部分，负责执行特定任务。大型程序可能执行繁重的工作负载，而子程序可能只执行一个简单的任务，并且与其余程序代码无关。

函数被编码成可以被多次调用，并从不同地方调用（甚至在其他函数内部调用）。当调用一个函数时，处理器可能会转到函数代码所在的位置并逐条执行函数指令。完成函数后，处理器将返回到它离开的准确位置，并从下一条指令继续执行。

函数是代码重用的绝佳工具。许多现代编程语言都支持函数。一组函数称为**库**。库通常用作共享和交易软件的手段。在某些情况下，整个程序可能是一系列子程序。

对于 8086 处理器，通过 CALL 指令调用子程序，并通过 RET 指令返回。它减小了程序的大小。