8086中的中断，指令指针和指令队列

Question

假设向8086发出外部中断请求。处理器将在完成当前正在执行的指令（如果有）后处理中断。在处理中断之前，通过将数据推入堆栈段，也将保存程序的状态（PSW标志，寄存器等）。

现在，大多数教程/文档都描述了指令指针也被压入堆栈段，这是可以的，因为它指向代码段中的下一个指令字节（就在发出中断请求之前）。

但是指令队列会发生什么？在处理中断请求时，它是否也被压入堆栈段？还是它的内容被清零？在这种情况下，不应该递减指令指针，以便可以指向代码段中的先前指令（在中断服务之后）？

此处， 中断请求后 实际上意味着 中断请求后 。该图显示的是，在中断请求到来之前，指令被高速缓存，，IP指向CS存储器段中下一个指令字节的地址。为了提供中断请求，寄存器（包括IP和标志）的内容被压入堆栈段。在提供请求之后，先前的内容被加载回来 - ，IP仍然指向第7个字节的位置（指令），队列（缓存）为空。这是我的疑问。 IP是否递减以指向i1 ？其次，我们需要手动处理IP（比如，在中断时将其推入堆栈）还是中断服务程序为我们处理这个问题？拜托，感谢任何帮助，谢谢！

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注意：Instruction Queue - 8086架构有一个6字节的预取指令流水线。当执行单元执行当前指令时，总线接口单元预先从存储器中读取最多六个字节的操作码。

Answer 1

您对“指令队列”的含义并不十分清楚。

一个含义可能是“预取指令”。在实践中，处理器在指令流中从最后的完成的指令的点开始推测性地预读，在分支之后或者不是基于各种类型的分支预测算法。由于这些是读取，如果处理器决定放弃当前指令“stream”用于另一个（例如，中断例程），它只是忽略了它的预读。

另一个意思可能是“部分执行的指令（在飞行中/在'管道中'）”，这经常发生在超标量CPU上。在异步中断的情况下，处理器必须完成那些影响系统可见状态的处理器（例如，已经提交了对寄存器或存储器的写入），并且可能会或可能不会完成其他指令，具体取决于特定处理器的设计者。在同步陷阱的情况下，处理器必须完成影响状态的指令，但只是放弃其余的（OP的短语是“队列中的零”，它具有正确的概念，但错误的措辞）。

[根据OP的要求添加我做出的评论]： 你说8086有一个6字节的预取“指令管道”（坏词IMHO）。可能有一个属性，但这是实现的细节，并没有充分的理由相信这是所有8086的属性。对于现代CPU，实现指令预取的方式仅取决于设计者的聪明才智。关于所有你可以合理预测的是，会有一些预取方案，除了对性能的影响和有关自修改代码的有趣规则之外，你很难在应用程序中检测它的存在。

[回答OP的第二个问题]： 其次，我们是否需要手动处理IP（例如，在中断时将其推入堆栈）或者中断服务程序是否为我们处理这个问题？

对于任何类型的陷阱或中断，存储架构定义的状态（“寄存器”，PC等）就足够了。对于许多处理器，硬件存储架构状态的关键子集就足够了，让中断例程存储（并最终恢复）其余的处理器。因此，存储整个状态的责任在硬件和软件之间分配（以节省硬件中的实现工作量）。

对于x86系列，通常指令指针（IP）和标志寄存器由硬件推送到当前堆栈，控制转移到中断，中断例程具有通常存储其余寄存器的指令操作系统定义的数据结构，通常称为“上下文块”。中断例程完成其工作，并通过重新加载寄存器将控制返回给应用程序，然后使用特殊的IRET指令重新加载IP和标志，或者将控制转移到选择运行其他活动的OS调度程序，最终使用保存的上下文块内容重新启动应用程序。

真正的快速中断例程可能会保存足够的寄存器来完成其关键工作，然后在返回到中断之前恢复这些寄存器。

Answer 2

• 当发生中断或陷阱时，CPU会通过停止与缓存同步，直到所有挂起的缓存操作完成或抢占为止。
• 如果缓存加载已在进行中，则完成，但其他加载 在队列中等待的操作被抢占。
• 队列存储为缓存内部状态的一部分，因此在恢复上下文时，抢占的操作将重新排队。