中断和异常

Posted 2021-06-28 杀手不太冷！

文章目录

• • 中断和异常
  • • 中断机制的诞生
    • 中断机制的概念和作用
    • 中断的分类和异常
    • 外中断的处理过程

中断和异常

中断机制的诞生

早期的计算机是用打孔纸带作为输入输出的，每次只能有一道程序运行，CPU的利用率非常低，为了解决这个问题，人们发明了操作系统(作为计算机的管理者)，引入中断机制，实现了多道程序并发执行。

中断机制的概念和作用

中断的本质:只要发生中断，就意味着需要操作系统介入，开展管理工作。

举个例子：现在有A,B,C三道程序并发运行，刚开始程序A在用户态的状态下运行，运行了一段时间之后，CPU可能会收到计时部件发出的中断信号，CPU会切换为核心态，把CPU的使用权限交给操作系统，操作系统内核对中断信号进行处理，操作系统内核发现刚才的中断信号是告诉他时间片已到，那么操作系统就发现程序A的时间片已经用完了，现在该换程序B运行了。在操作系统完成这一系列的管理工作之后，操作系统会把CPU的使用权交给用户进程，接着程序B就会在用户态下开始执行。

1.当中断发生时，CPU会立即进入核心态。

2.当中断发生后，当前运行的进程暂停运行，并由操作系统内核对中断进行处理。

3.对于不同的中断信号，会进行不同的处理。

发生了中断，就意味着需要操作系统介入，开展管理工作。由于操作系统的管理工作，比如进程切换、分配I/O设备等都需要使用特权指令，因此CPU要从用户态转为核心态。中断可以是CPU从用户态切换为核心态，是操作系统获得计算机的控制权。有了中断，才能实现多道程序并发执行。

CPU用户态和核心态是怎么切换的？

答：CPU的用户态和核心态的切换，是通过中断实现的。并且中断是唯一的途径。

中断的分类和异常

如果中断信号的来源来自于CPU的内部，那么这种中断就叫做内中断，比如整数除0之后，操作系统得到CPU的中断信号之后，内核程序就会得到CPU的使用权，中断程序的运行，这种中断信号是来源于CPU的内部的，因此被称为内中断；如果是外部的输入输出设备已经完成操作，它会向操作系统发送一个中断信号，操作系统会中断I/O操作，把CPU的使用权交给程序，这种中断信号是来自于CPU外部，因此这种中断被称为是外中断。

内中断又被称为异常。

外中断的处理过程