中断是操作系统与计算机硬件之间的一种通信方式,它作为操作系统管理硬件的重要手段,可以使操作系统与硬件更好地配合,从而更有效地完成各种任务。
中断可以被硬件、软件或者输入/输出设备等触发,当触发中断时,操作系统会暂停当前的任务,跳转到处理中断的程序执行,并在中断处理结束后,返回到原来的任务继续执行,从而实现了任务间的切换。
中断的作用主要有两个方面:
在没有中断的情况下,CPU只能通过程序不断地轮询硬件设备,使其能够及时响应,但这种方式十分浪费CPU资源。而中断可以使CPU只在硬件设备有处理请求时才去处理,从而更加高效地利用计算机资源,提高计算机的工作效率。
中断可以对正在执行的任务进行打断和暂停,保证了硬件设备的正常工作,并且增加了系统的灵活性和可靠性。在处理中断时,操作系统可以对硬件设备进行监控,如发现硬件出现故障,则可以及时进行错误处理,避免系统宕机或者数据丢失等问题的发生。
中断的功能主要包括:
硬件中断指由硬件设备触发的中断,如处理器控制器产生的时钟中断、键盘控制器产生的键盘中断等。硬件中断使用的是硬件中断请求(IRQ)线,用来向CPU发送中断请求,同时硬件设备的中断优先级也由硬件设备的中断控制器进行动态分配和管理。
软件中断是由软件所引起的中断,它是通过中断指令实现的,常见的中断指令有INT、INTO、IRET等。软件中断可以在程序中调用,通过向硬件设备发送中断信号,使得操作系统选择相应的中断服务程序进行处理。
异常是一种由CPU主动触发的中断,如除零错误、越界访问、非法操作码等。当程序运行到异常代码时,CPU自动停止当前任务,并跳转到异常处理程序中。异常处理程序通常由操作系统提供,用于进行异常处理的相关操作。