【中断机制】什么是中断？使用中断的原因、注意事项

目录

一、为什么需要中断

二、什么是中断

1、中断的概念

2、中断的分类

3、中断的处理流程

三、中断处理程序要少用延时的原因

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一、为什么需要中断

以网卡为例，CPU 如果要从网卡获取数据，不可能时时盯着网卡啥时候会有数据。当网卡收到数据时，给CPU 发送一个中断请求信号，请求占用CPU，进行数据读取的操作。

如此，CPU 就没必要傻傻的一直等着数据准备就绪，在数据到来之前，CPU可以着手处理其他事情。

二、什么是中断

1、中断的概念

中断是指CPU对系统发生某个时间做出的一种反应。（是外部设备向处理器发起的请求事件）中断发生后，CPU 不会立即执行响应，而是在当前指令执行完以后转入“ 中断处理流程 ”。此时 CPU 会跳转到中断处理程序去处理这个中断，处理完毕后再回到原来位置的下一个位置

 

2、中断的分类

① 硬中断

硬中断由硬件产生，每个设备或设备集都对应着一个中断向量号。比如下面的  GPIO1的 0~15 引脚产生的中断对应的中断号都是 66。在中断服务函数中我们需要自己辨别具体是哪个引脚产生了中断。

最典型的硬中断就是网卡收到消息，就会向CPU发送中断请求通知CPU处理数据，这里的中断请求就是 “ 硬中断 ”。硬中断可以直接打断 CPU，类似于你打电话的时候，电话线断了。

1. 发生硬件中断时，外设给CPU发送中断请求
2. 根据中断向量号查询中断向量表
3. 协调设备驱动处理外部设备的中断请求

② 软中断

软件中断由CPU执行中断产生指令时产生，是由程序预先实现好的，并非随机的，如系统调用。当程序执行到系统调用这一行时，就会触发软中断。软中断不会直接打断 CPU，类似于你在打电话，有人敲门，你打电话这一操作不会被立马中断。

• 发生系统调用时，中断向量表查询系统调用表，随后执行对应的系统调用程序
• 发生异常时，查询中断向量表跳转到异常处理程序

3、中断的处理流程

第一步，保存当前进程的 CPU 运行环境。为了中断处理结束以后，能够回来继续执行最初的工作，CPU 会将当前进程的上下文压入内核栈或者中断栈中。

第二步，

• 如果是软中断，直接查询中断向量表转入中断处理程序；
• 如果是硬中断，设备收到CPU返回的确认信号后，取消发送的中断请求，转入中断处理程序

第三步，执行中断处理程序

第四步，恢复CPU现场，退出当前中断。后续可能是直接返回原进程，也有可能是处理更高优先级的中断。

三、中断处理程序要少用延时的原因

中断处理的要求是即时处理，尽快退出。如果在中断中使用延时函数或者使用IO阻塞函数，会影响到系统的实时性。如果下次中断来临，延时或者阻塞还没结束，那么就永远在中断里死循环了。

因此，对于中断处理程序的要求是：

• 短小精悍，不要处理过多任务
• 不使用延时函数或者IO阻塞的函数

参考文章：

（操作系统）中断机制_蜂蜜小熊的博客-CSDN博客