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一、中断/异常机制
中断/异常: 对于操作系统的重要性就好比汽车的发动机
操作系统是由“中断驱动”或者“事件驱动”的
主要作用:
1.及时处理设备发来的中断请求
2.可使OS捕获用户程序提出的服务请求
3.防止用户程序执行过程中的破坏性活动
4.等等
引入的原因:
1.中断的引入:为了支持CPU和设备之间的并行操作
2.异常的引入:表示CPU执行指令时本身出现的问题(算术溢出。地址越界等)
二、中断/异常的概念
1.CPU对系统发生的某个事件作出的一种反应
2.CPU暂停正在执行的程序,保留现场后自动转去执行相应事件的处理程序,处理完成后返回断点,继续执行被打断的程序。
注意:
1.事件的发生改变了处理器的控制流
2.特点:是随机发生的;是自动处理的;是可恢复的
三、事件
中断:外部事件,正在运行的程序所不期望的
异常:由正在执行的指令引发的
中断(外中断):I/O中断;时钟中断;硬件中断异常(内中断):系统调用;页故障/页错误;保护性异常;断点指令;其他程序性异常四、中断异常的对比和区别:
五、中断异常机制的工作原理
中断/异常机制是现代计算机系统的核心机制之一
硬件和软件的相互配合使计算机系统得以充分的发挥能力
硬件的任务——中断/异常的响应
捕获中断源发出的中断/异常请求,以一定的方式响应,将处理器的控制权交给特定的处理程序。
软件的任务——中断/异常处理程序识别中断/异常类型并完成相应的处理
5.1. 中断响应
中断响应: 发现中断、接收中断的过程,有中断硬件部件完成。
处理器控制部件中设有中断寄存器
中断先用过程示意图
5.2. 中断向量表
中断向量: 一个内存单元、存放中断处理程序的入口地址和程序运行所需的处理机状态字。
执行流程按中断/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。
中断响应示意图
5.3. 中断处理程序
1.设计操作系统时,为每一类中断/异常时间编好相应的处理程序,并设置好中断向量表
2.系统运行时若相应中断,中断硬件不见将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现场,返回被事件打断的程序其实:软件提前设置好,硬件部件来执行。
6.例子
I/0中断处理程序(软件控制)