1. 异常和中断机制的定义与分类
定义：在计算机组成原理中，异常和中断机制是CPU在执行程序过程中，遇到特殊情况或外部请求时，暂停当前程序的执行，转而执行相应处理程序的一种机制。
分类：异常和中断可以根据来源和性质进行分类。异常通常由CPU内部产生，与正在执行的指令相关；而中断则由CPU外部设备发出，与当前执行的指令无关。
2. 异常的基本概念及类型
基本概念：异常是CPU在执行指令时检测到的内部错误或意外情况，这些错误或情况与正在执行的指令紧密相关。
类型：
硬故障中断：由硬件异常引起，如存储器校验错、总线错误等。
程序性异常：包括整除0、溢出、断点、单步追踪、非法指令、地址越界、缺页等。这些异常通常由CPU在执行指令时检测到，并需要操作系统或相关处理程序进行干预。
3. 中断的基本概念及类型
基本概念：中断是CPU在执行程序时，由外部设备或内部定时器等发出的请求，要求CPU暂停当前程序的执行，转而执行相应的中断处理程序。
类型：
可屏蔽中断：这类中断可以通过设置屏蔽字来屏蔽，如输入输出信号等。当CPU收到这些中断请求时，如果当前允许中断且中断未被屏蔽，则进入中断响应周期。
不可屏蔽中断：这类中断无法被屏蔽，如电源掉电等。CPU必须响应这类中断，并执行相应的中断处理程序。
4. 异常和中断的处理流程
处理流程：当CPU检测到异常或收到中断请求时，会暂停当前程序的执行，并保存当前的状态和断点信息。然后，CPU根据异常或中断的类型，找到相应的处理程序并执行。处理程序完成后，CPU会恢复之前保存的状态和断点信息，并继续执行被中断的程序。
注意事项：在处理异常和中断时，需要确保CPU能够正确保存和恢复状态，以避免数据丢失或程序崩溃。同时，还需要注意中断的优先级和嵌套问题，以确保系统能够正确处理多个中断请求。
5. 异常和中断机制的拓展知识
中断向量表：中断向量表是操作系统用于存储中断向量和对应处理程序地址的表格。当CPU收到中断请求时，会根据中断类型查找中断向量表，找到相应的处理程序并执行。
多重中断与中断屏蔽：多重中断是指在处理一个中断的过程中，CPU又收到另一个中断请求的情况。为了处理这种情况，CPU可以设置中断屏蔽触发器来屏蔽某些中断请求。同时，操作系统也需要提供相应的机制来管理多重中断和中断屏蔽。
异常和中断的应用：异常和中断机制在计算机系统中有着广泛的应用。例如，在操作系统中，异常和中断机制可以用于实现任务调度、资源管理、错误处理等功能。在硬件设计中，异常和中断机制可以用于实现设备的驱动程序、错误检测与恢复等功能。