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为什么中断响应不能由软件来完成 可不可以由软件来完成中断响应?

1、中断响应过程

中断是计算机处理过程中非常重要的一个概念,其会突然打断程序的正常执行,由硬件向CPU发出信号,并且将控制转移到一个指定的中断处理程序,处理完中断后再返回中断前的程序流程。

当计算机硬件检测到设备发生某种事件(例如硬盘读写操作完成),硬件就会向CPU发送中断请求信号,此时CPU会停止当前的操作,切换到中断级别模式,将中断信息保存在中断堆栈中,并将控制转移到中断向量表中存放的中断处理程序。中断处理程序会进行一系列的操作,处理中断请求,然后再跳回中断之前的软件程序中,继续执行程序代码。

2、中断响应不能由软件来完成的原因

虽然中断响应由硬件触发并由中断处理程序来完成,但有些人会考虑能否通过软件来完成中断响应的过程。但是,这是不可行的,其中的原因如下:

第一、中断响应必须具有实时性。中断信号是在不可预测的时刻发生的,由硬件检测到并立即响应。而软件的调度是依赖操作系统的,在中断发生时无法立即响应,极容易导致错过中断信号,造成严重后果。

第二、中断处理必须具有高优先级。当硬件发出中断信号时,CPU必须立即执行中断服务程序。如果软件在执行过程中发生了中断请求,会停止正在执行的程序,进入中断处理程序。但是,由于中断请求本身就是中断处理程序的优先级更高,因此会中断正在执行的程序,从而导致程序发生意外错误。

第三、中断响应必须是可靠的。中断的响应必须是由硬件来完成的,因为硬件可以保证响应的可靠性和确定性。如果由软件来完成中断响应,则无法保证其可靠性和确定性,极易出错。

3、中断响应的机制保障

在计算机系统中,中断响应的机制是受到硬件保障的,主要依靠以下几个方面:

第一、中断控制器。中断控制器是计算机系统硬件中最重要的一个部分,它的作用是将来自不同设备的中断信号统一处理,并将中断信号发送给CPU。中断控制器的主要功能是对外界中断请求进行识别、分配和传递中断请求信号。

第二、中断向量表。中断向量表是中断响应过程中不可或缺的一部分,其存放的是中断处理程序的入口地址。当硬件发出中断请求时,CPU会根据中断信号的来源查找中断向量表,将相应的中断处理程序的入口地址加载到程序计数器中,并执行中断处理程序。

第三、中断向量表不可修改。为了保持中断响应的正确性和可靠性,中断向量表是不能被修改的。只有系统内核具有权限修改中断向量表,而且这些修改必须在系统启动时完成,在运行过程中不允许对中断向量表的修改,以保证系统的健壮性和稳定性。

4、结论

总之,中断响应是计算机系统中非常重要的一部分,它能够保证硬件设备可以与CPU协调工作,在整个计算机系统中起到不可替代的作用。虽然我们可以编写与中断响应相关的软件程序,但是出于对系统稳定性、响应速度和可靠性的考虑,中断响应过程必须由硬件来完成,保证系统的健壮性、高效性和稳定性。

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