中断(Interrupt)是指计算机接收到一个硬件或软件产生的信号,导致正在运行的程序要暂停执行并转为执行另一段代码(中断处理程序,Interrupt Handler)来处理这个信号。
中断处理是指当计算机接收到中断信号后,执行相应的中断处理程序进行处理。中断处理程序要尽快地把当前运行的程序的断点记录下来,以便在处理完后能够恢复到中断前的执行点。
中断可以按照来源被分为以下几种:
1.硬件中断:由硬件设备产生的中断信号,如键盘输入、定时器计数到达、网络数据包到达等。
2.软件中断:由执行指令产生的中断信号,如软中断(系统调用、用户自定义系统调用等)。
3.异常中断:由运行时错误或非法指令引起的中断,如除零异常、指令不存在、保护异常等。
中断处理的步骤一般包括以下几个阶段:
1.保存现场:将当前的运行状态和寄存器内容保存到堆栈中。
2.跳转中断处理程序:根据中断向量表(Interrupt Vector Table)中的中断号找到对应的中断处理程序,并跳转到程序的入口。
3.中断处理程序:执行具体的中断处理任务,与中断有关的设备驱动程序将被调用。
4.中断完成:中断处理程序执行完成后,将返回到中断现场,恢复之前保留的现场信息。
中断处理的优点包括:
1.快速响应:中断处理程序能够在很短的时间内对中断信号进行处理。
2.异步处理:中断处理程序的执行不受主程序的影响,能够在任意时刻响应外部事件。
3.实时性强:对于需要及时响应的应用场景,采用中断处理方式能够满足实时性需求。
中断处理的缺点包括:
1.复杂性高:中断处理需要对中断信号的类型、优先级、处理程序等进行配置和管理。
2.容易产生竞态问题:处理多个中断时容易产生竞争条件,需要进行合理的处理。
3.占用CPU时间:中断处理程序的执行会占用CPU时间,可能会影响系统的性能。