第五部分：2---中断与信号

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操作系统如何得知哪个外部资源就绪？

什么是中断机制？

CPU引脚和中断号的关系：

中断向量表：

信号和中断的关系：

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操作系统如何得知哪个外部资源就绪？

• 操作系统并不会主动轮询所有外设来查看哪些资源准备好了。相反，外设通过中断机制来通知CPU。外设在资源就绪时，会通过硬件电路发送一个中断信号给CPU，通知它进行处理。

什么是中断机制？

• 中断机制是CPU和外设之间的一种直接通信方式，当外设（例如键盘、硬盘等）有需要服务的请求时，会通过发送中断信号告知CPU。

CPU引脚和中断号的关系：

• CPU有专用的引脚来接收外设发出的中断信号。这些引脚通常用于接收外设发出的“中断请求”（Interrupt Request, IRQ）。不同外设可能对应不同的IRQ线路，这样CPU可以根据收到的IRQ来区分是哪一个外设发出的中断。

• 当外设通过IRQ线路发送信号后，CPU会通过一个专门的寄存器（通常叫做中断请求寄存器，Interrupt Request Register，IRR）来记录该中断请求的状态，并存储中断号。

• 当CPU检测到中断信号并查询IRR寄存器获取中断号后，它会查找中断向量表（Interrupt Vector Table, IVT），该表包含了不同中断号对应的中断处理程序的地址。

中断向量表：

• 系统维护且只维护一张全局的中断向量表，中断向量表是一个函数指针数组，数组的下标是中断号，数组元素是一个函数指针，指向处理这个中断号的函数。

• 当外设发出中断号时，CPU 调用相应函数读取或处理数据。

• 不是所有硬件都能发出中断信号，中断针脚是有限的，但大多数常用硬件都支持中断机制。

信号和中断的关系：

• 信号机制可以视为中断在软件层面的模拟。

• 当键盘检测到特定的组合键（如 Ctrl+C 或 Ctrl+Z），系统会生成一个信号，通知相应进程进行处理，类似于硬件中断通知 CPU。