中断是一种计算机系统的基本功能,是指在计算机运行过程中,承载着实时信息传递功能的机制。当系统需要等待某些事件发生时,例如用户输入、设备IO完成等,就会发出一个中断信号,此时CPU就会停止执行当前的程序,转而去处理中断事件。
中断机制使得调用硬件资源更加高效,同时也更容易控制访问这些资源的权限。因为中断可以随时打断程序运行,让进程或者线程在终止或挂起前完成必要的操作,保证数据的完整性和正确性。
中断可以被分为外部中断和内部中断。
外部中断是由外部事件引起的中断,例如键盘输入和鼠标点击。这种中断通常是由设备通过中断控制器引发的,以向CPU发送中断信号,CPU一旦收到该信号,就会暂停当前的任务,转而去处理该事件。
内部中断是由CPU内部指令集执行而引起的异常,例如被零除或者执行非法指令等。这种异常情况在程序执行时很少发生,但一旦发生,就会导致程序崩溃或产生难以预料的后果,因此需要及时进行处理。
中断处理是计算机系统运行过程中的一种快速响应机制,也是一种非常重要的硬件和操作系统协同工作的方式。
当一个外部中断信号被触发时,CPU会执行以下操作:
中断处理在如今的计算机系统中已经是非常重要的一部分。它可以响应各种事件,包括硬件异常、软件异常、外部输入等。通过使用中断处理机制,操作系统可以高效地管理需要访问共享资源的多个进程或线程,从而提高计算机系统的并发性和可靠性。
中断处理还可以提高系统的响应速度,因为外部事件的发生是不可预测的。如果没有中断处理机制,那么CPU只能持续轮询各个设备,这样会耗费大量的CPU时间,从而影响系统的响应速度。有了中断机制,系统只需要在外部事件发生时,立即响应该事件,处理完成后即可返回,不会浪费更多的时间和系统资源。