中断处理是指当CPU正在执行一条指令时,外部设备或程序发生了某种事件或请求,此时CPU必须先停下正在执行的指令,并转而处理该事件或请求。这个过程就是中断处理。
中断处理是操作系统中一个重要的机制,操作系统可以在系统发生异常、设备请求、进程发出请求等情况下发起中断请求,这样操作系统就可以暂停正在执行的进程,先处理中断请求。
中断处理可分为硬件中断和软件中断两种类型。
硬件中断是由计算机硬件引起的,如键盘、鼠标、网卡等外设的响应,也包括CPU出现异常情况时所引发的中断。
软件中断是由程序员编写的程序所引起的,一般称为系统调用。它是应用程序向操作系统提出服务请求的一种方式,操作系统为它提供所需要的服务。
当一个中断请求被触发后,CPU会响应该请求,并开始执行中断处理程序。中断处理程序分为两个阶段:
(1)中断响应:CPU首先保存中断现场上下文,即保存要执行的指令、程序计数器、寄存器及计算机状态等信息到堆栈中。
(2)中断处理:根据中断类型,CPU开始执行相应的中断处理程序。中断处理程序会处理该中断发生的事件或请求,并将处理后的数据反馈给发起该中断的设备或程序。
中断处理机制的优点在于:
(1)提高系统的响应速度:当发生中断请求时,操作系统可以马上响应并暂停正在执行的进程,提高系统的响应速度。
(2)提高系统的可靠性:中断处理程序会及时处理系统异常和设备故障等问题,从而增加系统的可靠性和稳定性。
中断处理机制的缺点在于:
(1)增加系统负担:中断处理程序需要占用一定的系统资源,比如CPU时间、内存等,这些资源本来可以用于其他任务的执行。
(2)容易引发资源竞争:由于中断处理程序需要占用系统资源,因此可能会引发资源竞争的问题,例如当多个设备同时请求中断时,如果没有很好的调度机制,就容易引发系统崩溃。