中斷處理是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)用來(lái)響應(yīng)外部事件(如 I/O 操作完成、時(shí)鐘周期結(jié)束等)的一種機(jī)制。當(dāng)系統(tǒng)接收到一個(gè)中斷請(qǐng)求時(shí),它會(huì)暫停當(dāng)前進(jìn)程或操作,轉(zhuǎn)而執(zhí)行相應(yīng)的中斷處理程序,以處理這個(gè)中斷事件。
1.中斷處理過(guò)程包括哪些階段
中斷處理的過(guò)程分為以下幾個(gè)階段:
- 中斷響應(yīng):CPU 需要捕獲和確認(rèn)中斷請(qǐng)求并終止當(dāng)前正在執(zhí)行的任務(wù)。當(dāng)外部設(shè)備發(fā)出中斷信號(hào)后,中斷控制器首先將中斷信息傳遞給 CPU,然后 CPU 將在下一個(gè)時(shí)鐘周期處理該中斷請(qǐng)求。
- 中斷處理程序調(diào)用:中斷處理程序是對(duì)特定中斷進(jìn)行處理的軟件程序。 CPU 確認(rèn)中斷源后,將跳轉(zhuǎn)到與該中斷相關(guān)聯(lián)的中斷處理程序的位置,并開(kāi)始執(zhí)行該程序。
- 執(zhí)行中斷處理程序:中斷處理程序通常位于操作系統(tǒng)內(nèi)核中,目的是為了處理特定類(lèi)型的中斷請(qǐng)求。當(dāng)中斷處理程序運(yùn)行時(shí),進(jìn)行的操作通常包括保存被中斷進(jìn)程的上下文、執(zhí)行一些特定的操作并恢復(fù)先前的上下文。
- 中斷處理完成:當(dāng)中斷處理程序執(zhí)行完成后, CPU 會(huì)從被中斷的程序的最后一個(gè)狀態(tài)重新開(kāi)始,繼續(xù)執(zhí)行該程序。中斷返回之后,程序現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)到進(jìn)入中斷時(shí)的狀態(tài),執(zhí)行流程繼續(xù)正常運(yùn)行。
2.中斷處理的作用
中斷處理是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)必不可少的一部分,它可以提高系統(tǒng)的靈活性和響應(yīng)能力。中斷處理使得 CPU 在等待外設(shè)請(qǐng)求完成時(shí)可以同時(shí)進(jìn)行其他任務(wù),在某些情況下還可以提高系統(tǒng)效率,因?yàn)檫@種方式避免了 CPU 向外設(shè)發(fā)送連續(xù)的查詢(xún)操作,從而節(jié)省了系統(tǒng)資源。
3.不同類(lèi)型的中斷
中斷可以分為軟中斷和硬中斷兩類(lèi)。軟中斷通常由軟件生成,并通過(guò) CPU 的指令來(lái)觸發(fā)相應(yīng)的中斷處理程序。硬中斷通常由硬件設(shè)備發(fā)出,它們不能通過(guò) CPU 指令來(lái)觸發(fā),而是需要中斷控制器將其傳遞給 CPU 執(zhí)行中斷程序。