01.为什么会引出中断的概念

首先引出中断产生的原因，对于CPU而言，假如没有中断的概念，CPU会根据指令在内存中的存放顺序，依次取指，解码，执行；通常情况下PC的值一般指向下一条需要处理的指令地址。

当程序顺序执行时，PC每次根据指令字节数增加相应的值。以32位指令解码为例，每执行一条非跳转指令的情况下一般是增加4字节。执行过程中，若遇到跳转/返回指令，则跳转/返回到对应的PC地址执行。

CPU指令的处理流程可参考下图：

▲CPU处理指令过程

对于上图不存在中断的情况下，如果当前状态需要CPU处理一些比较紧急的事件，顺序执行往往会导致不能够及时响应该事件。

比如当你敲下键盘上的“空格键”，发现操作系统在处理键盘响应之前，要先执行完当前正在执行的任务，可能需要经过10S才能响应键盘的输入请求，这样的设计往往不是很合理；

因此引入中断可以很好的解决该问题，依旧以键盘按下“空格键”为例，当前CPU正在处理其他任务，检测到键盘输入后，产生一个外部中断。

此时CPU首先保存当前执行状态(现场保护)，主要包括寄存器状态、堆栈信息、当前PC地址等信息；然后跳转到对键盘输入的处理，执行完键盘相关的任务后返回被打断的位置继续执行。因此，引入中断后，指令的处理流程可以进一步归纳如下图：

▲CPU带中断处理指令过程

在上图这种设计模式下，CPU能够在键盘按下“空格键”后，及时优先相应键盘的输入中断，并在执行完中断后从之前被打断的位置继续执行。

02.中断执行原理细化

程序最终都是以指令的形式在CPU中解码执行，中断作为程序的一小部分，最终也是在CPU中处理并执行，需要理解中断的处理实际上最终在CPU中处理，而外部设备仅仅是发送信号给CPU，告诉CPU某一时刻有中断产生，请求CPU响应中断，最终决定是否处理以及处理过程全都交给CPU执行。例如生活中手上端着一个很烫的盘子，手仅仅是通过痛觉神经将信号给大脑，而实际上通过大脑够控制你下一步的行为。

接下来假设CPU需要处理中断了，在说明该问题之前先回到CPU处理指令的流程，当前CPU正在处理程序，外部产生了一个timer中断需要处理，CPU处理的过程参考下图：

基于以上内容，基于我司自主研发的SkyEye天目全数字实时仿真软件在仿真芯片的搭建过程中，往往需要通过连线先建立部分外设和中断控制器之间的连接关系，再建立中断控制器和CPU之间的连接关系。串口、中断、CPU之间的连接关系如图所示：

基于以上仿真硬件设计，SkyEye能够在不具备真实开发板的情况下，运行仿真的龙芯程序，并基于此做一些辅助测试，系统调试、系统开发等工作。