操作系统（五）中断和异常

2024-06-03 23:58:34

1.5 中断和异常

在上节内核态与用户态的转换过程中曾经提到过，操作系统会响应中断信号强制夺回CPU使用权，使用户态转换为内核态。“中断”是操作系统夺回CPU使用权的唯一方式，如果没有“中断”机制，那么一旦应用程序上CPU运行，CPU就会一直运行这个应用程序，其他程序就没有办法再使用CPU，这样的话就不存在并发机制了。一般来说，中断分为两种情况即内中断和外中断。

目录

1.5 中断和异常

1.5.1 内中断

1.5.2 外中断

1.5.3 中断的分类

1.5.1 内中断

内中断（也称异常）与当前执行的指令有关，中断信号来源于CPU内部。比如，当用户妄图执行特权指令时，CPU便会产生中断，由用户态变为内核态；再比如，当进行除法运算除数为0时同样会发生错误，产生中断。总的来说，就是当前指令是非法的指令，那么一定会引起中断。

当应用程序想要进行一次系统调用使用内核的服务时，会执行一条陷入（trap）指令，陷入指令会引发一条中断信号，操作系统就会夺回CPU的使用权，也就是说，执行“陷入指令”，意味着应用程序主动地将CPU控制权还给操作系统内核。

1.5.2 外中断

外中断与当前执行的指令无关，中断信号来源于CPU外部。每次在一条指令结束之后CPU都会检查是否有外中断信号。比如时钟信号，或者I/O设备都可以发出外中断信号。

1.5.3 中断的分类

中断的原理：不同的中断信号，需要用不同的中断处理程序来处理。当CPU检测到中断信号后，会根据中断信号的类型去查询“中断向量表”，以此来找到相应的中断处理程序在内存中的存放位置。所以，显然中断处理程序一定是内核程序，工作在内核态。

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