【操作系统笔记】中断和异常

2024-04-13 18:35:46

中断机制的诞生：

早期的计算机，各程序只能串行执行，系统资源利用率低。

为了解决上述问题，人们发明了操作系统，引入中断机制，实现了多道程序并发执行

本质：发生中断意味着操作系统介入，开展管理工作。

由于操作系统的管理工作（比如进程切换，分配I/O设备等）需要使用特权指令，因此CPU要从用户态转为核心态。中断可以使CPU从用户态切换为核心态（唯一途径），使操作系统获得计算机的控制权。

有了中断，才能实现多道程序并发执行。

*核心态到用户态的切换是通过执行一个特权指令，将程序状态字（PSW）的标志位设置为“用户态”。

多个程序并发执行，进程1运行一段时间后，CPU收到计时部件发出的中断信号，时间过了一个时间片，切换为核心态，对中断进行处理。操作系统把CPU的使用权切换到进程2。

（1）当中断发生时，CPU立即进入核心态。

（2）当中断发生时，当前运行的进程暂停运行，并由操作系统内核对中断进行处理

（3）对于不同的中断信号，会进行不同的处理

中断分类：

内中断（异常，例外，陷入）：

信号来源：CPU内部，与当前执行的指令有关

自愿中断：指令中断（如访管指令）

强迫中断：

硬件故障（如缺页）

软件中断（整数除0）

外中断（中断）：

信号来源：CPU外部，与当前执行的指令无关

外设请求：如I/O操作完成发出的中断信号

人工干预：用户强行终止一个进程

外中断的处理过程

（隐喻：游戏存档）

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