一、中断/异常机制工作原理

       1. 中断/异常机制是现代计算机系统的核心机制之一           硬件和软件相互配合而使计算机系统得以充分发挥能力           ●硬件该做什么事？--中断/异常响应             捕获中断源发出的中断/异常请求，以一定方式响应，将处理器控制权交给特定的处理程序           ●软件要做的什么事？---中断/异常处理程序             识别中断/异常类型并完成响应的处理

       2.  中断响应：发现中断、接收中断的过程

            由中断硬件部件完成            处理器控制部件中设有中断寄存器，保存了中断信号

            中断响应过程示意图

       3. 中断向量表

           中断向量：一个内存单元，存放中断处理程序入口地址和程序运行时所需的处理机状态字           执行流程按中断号/异常类型的不同通过中断向量表转移控制权给中断处理程序

       4. linux中的中断向量表

 

         5. 中断响应示意图

        6. 中断处理程序

            设计操作系统时，为每一类中断/异常事件编好相应的处理程序，并设置好中断向量表            系统运行时若响应中断，中断硬件部件将CPU控制权转给中断处理程序：            保存相关寄存器信息            分析中断/异常的具体原因            执行对应的处理功能            恢复线程，返回被事件打断的程序            小结：软件提前设置好，硬件部件来执行

        7. 例子：以设备输入输出中断为例

           ①打印机给CPU发中断信号（硬件）              CPU处理完当前指令后检测到中断，判断出中断来源并向相关设备发确认信号           ②CPU开始为软件处理中断做准备：（硬件）              处理器状态被切换到内核态              在系统栈中保存被中观程序的重要上下文环境，主要是程序计数器PC，程序状态字PSW           ③CPU根据中断码查中断向量表，获得与该中断相关的处理程序的入口地址，并向PC设置成该地址，新的指令周期开始时，CPU控制转移到中断处理程序（硬件）           ④中断处理程序开始工作（软件）              在系统栈中保存现场信息              检查I/O设备的状态信息，操纵I/O设备或者在设备和内存之间传送数据等等           ⑤中断处理结束时，CPU检测到中断返回指令，从系统栈中恢复被中断程序的上下文环境，CPU状态恢复成原来的状态，PSW和PC恢复成中断前的值，CPU开始一个新的指令周期（硬件）

          8. 例子：I/O中断处理程序(软件）

             通常分为两类处理：             I/O操作正常结束             若有程序正等待此次I/O的结果，则应将其唤醒             若要继续I/O操作，需要准备号数据重新启动I/O             I/O操作出现错误             需要重新执行失败的I/O操作             重试次数有上限，达到时系统将判定硬件故障