中断是计算机向CPU发出的一种信号,用于暂停正在执行的程序,并在必要时执行特定的任务。可以说,中断是计算机系统中最重要的部分之一,将CPU从当前的工作中暂时转移到处理意外事件或初始化处理,然后再回到原来的处理上,从而使计算机系统的工作更加高效、健壮和安全。
与其他操作方式相比,中断的优势在于可以提供快速响应,例如,中断可以提供实时响应,例如,中断可以在几毫秒或几微秒之内获得CPU的注意,因此被广泛用于高性能和实时应用。
中断响应可以由多种原因引起,例如:
硬件故障:硬件可以发出中断请求,例如磁盘驱动器发生错误,需要中断CPU以提醒操作系统处理该问题。
用户输入:用户可以通过连接的外围设备(例如鼠标、键盘、打印机等)向CPU发送中断请求,例如,用户按下键盘上的按键,CPU必须立即暂停当前运行的进程,并响应按键事件。
软件中断:软件可以生成中断请求,例如软件客户端向服务器请求数据。
中断响应的过程在不同的计算机平台上可能会有所不同,但通常涉及以下几个步骤:
中断请求:硬件或软件可以向CPU发送中断请求,例如向中断向量表发送信号。
中断处理程序:一旦接收到中断请求,CPU必须暂停当前运行的进程并转到中断处理程序,中断处理程序可以读取中断向量表或其他资源。
中断服务例程:一旦中断处理程序选择要处理的中断,它将调用相应的中断服务例程(或中断处理程序)来处理该中断,例如将数据保存在内存中或将其发送到设备。
恢复处理:一旦中断服务例程完成处理中断请求,CPU将恢复之前暂停的进程,并继续执行程序。
尽管中断响应是计算机系统中最重要的部分之一,但由于各种原因,中断响应延迟可能会发生:
中断优先级:如果多个中断请求同时到达CPU,将根据它们的优先级来处理它们,较低优先级的中断请求将在高优先级的中断请求之后处理,这可能会导致中断响应延迟。
中断屏蔽:如果一个进程已经被另一个进程中断,那么任何其他进程都会被屏蔽,直到进程返回中断处理程序,而这可能需要一些时间,导致中断响应延迟。
缺乏资源:如果CPU或其他硬件资源已经用于处理其他任务,则可能无法在接收到中断请求时立即响应该请求。