在计算机系统中，请解释什么是中断，请用流程图画出一次中断处理流程

Question

如题所述

Answer 1

中断是指计算机运行过程中，出现某些意外情况需主机干预时，机器能自动停止正在运行的程序并转入处理新情况的程序，处理完毕后又返回原被暂停的程序继续运行。

中断流程图如下：

中断过程

按照事件发生的顺序，中断过程包括：

①中断源发出中断请求;

②判断当前处理机是否允许中断和该中断源是否被屏蔽;

③优先权排队;

④处理机执行完当前指令或当前指令无法执行完，则立即停止当前程序，保护断点地址和处理机当前状态，转入相应的中断服务程序;

⑤执行中断服务程序;

⑥恢复被保护的状态，执行“中断返回”指令回到被中断的程序或转入其他程序。

上述过程中前四项操作是由硬件完成的，后两项是由软件完成的。

扩展资料

众所周知，处理器的速度跟外围硬件设备的速度往往不在一个数量级上，因此，如果内核采取让处理器向硬件发出一个请求，然后专门等待回应的办法，显然降低内核效率。

既然硬件的响应这么慢，那么内核就应该在此期间处理其他事务，等到硬件真正完成了请求的操作之后，再回过头来对它进行处理。想要实现这种功能，轮询（polling）可能会是一种解决办法。可以让内核定期对设备的状态进行查询，然后做出相应的处理。

不过这种方法很可能会让那个内核做不少无用功，因为无论硬件设备是正在忙碌着完成任务还是已经大功告成，轮询总会周期性的重复执行。更好的办法是由我们来提供一种机制，让硬件在需要的时候再向内核发出信号（变内核主动为硬件主动），这就是中断机制。

中断使得硬件得以与处理器进行通信。举个例子，在你敲打键盘的时候，键盘控制器（控制键盘的硬件设备）会发送一个中断，通知操作系统有键按下。中断本质是一种特殊的电信号，由硬件设备发向处理器。

处理器接受到中断后，会马上向操作系统反映此信号的到来，然后就由os负责处理这些新到来的数据。硬件设备生成中断的时候并不考虑与处理器的时钟同步——换句话说就是中断随时可以产生。因此，内核随时可能因为新到来的中断而被打断。

不同的设备对应的中断不同，而每个中断都通过一个惟一的数字标识。因此，来自键盘的中断就有别于来自硬盘的中断，从而使得操作系统能够对中断进行区分，并知道哪个硬件设备产生了哪个中断。这样，操作系统才能给不同的中断提供不同的中断处理程序。

在它执行程序的时候，如果有另外的事件发生（比如用户又打开了一个程序）那么这时候就需要由计算机系统的中断机制来处理了。

中断机制包括硬件的中断装置和操作系统的中断处理服务程序。

让硬件在需要的时候再向内核发出信号。

参考资料来源：百度百科-中断机制

参考资料来源：百度百科-中断

Answer 2

操作系统对中断信号的处理实际是对硬件中断的一种模拟， CPU在INTR引脚上接到一个中断请求信号，如果此时IF＝1，CPU就会在当前指令执行完以后开始响应外部的中断请求，这时，CPU在INTA引脚连续发两个负脉冲，外设在接到第二个负脉冲以后，在数据线上发送中断类型码，接到这个中断类型码后，CPU做如下动作： 1）将中断类型码放入暂存器保存； 2）将标志寄存器内容压入堆栈，以保护中断时的状态； 3）将IF和TF标志清0。 目的是防止在中断响应的同时又来别的中断，而将TF清0是为了防止CPU以单步方式执行中断处理子程序。这时要特别提醒，因为CPU在中断响应时自动关闭了IF标志，因此用户如要进行中断嵌套时，必须在自己的中断处理子程序中用开中断指令来重新设置IF； 4）保护断点。 断点指的是在响应中断时，主程序当前指令下面的一条指令的地址。保护断点就是将当前的IP和CS的内容入栈，为了以后正确地返回主程序； 5）根据取到的中断类型码，在中断向量表中找出相应的中断向量，将其装入IP和CS，即呆自动转向中断服务子程序。 对NMI进入的中断请求，由于其类型码固定为2，因此CPU不用从外设读取类型码，也不需计算中断向量表的地址，只要将中断向量表中0000：0008H～0000：000BH单元内容分别装入IP和CS即可。关于<.图3 中断处理过程 > 的几点说明： 1）8086/8088除软件中断外，内部“非屏蔽中断”、“可屏蔽中断”均设立有优先级，其中内中（除单步外）――即0、1、3、4号中断的优先级高于非屏蔽中断，非屏蔽中断高于可屏蔽中断，单步中断优先级最低； 2）只有在可屏蔽中断的情况下才判IF＝1？，才取中断类型码，其余的没有这个动作。 3）关于单步中断，它是每执行一条指令中断一次，显示出当时各寄存器的内容，供用户参考，当进入单步中断响应时，CPU自动清除了TF，在中断返回后，由于恢复了响应时的标志寄存器的值，因此TF＝1，执行完一条指令后又进入单步中断，直到程序将TF改为0为止。 4）关于中断的嵌套，NMI总是可以响应的，若在中断处理子程序中设立了开中断指令，INTR的请求也能响应。 5）弹出IP、CS、标志，返回断点的动作由IRET指令完成。6）当遇到等待指令或串操作指令时，允许在指令执行的过程中进入中断。这时需注意在中断处理子程序中保护现场，以保证中断返回后能继续正确地执行这些指令。扯了那么多8086的东西， 该说说正题了。操作系统在从内核态返回用户态之前(系统可能是一个系统调用， 也可能是一个时钟中断而导致进入内核模式)， 将检查是否有需要的投递的信号。一旦检测到需要信号投递时， 内核将改变用户空间的数据(跟调用exec类似, 系统会改变用户空间的数据)。建立一个新的栈桢。当返回到用户空间的时候， IP指向的将是新的栈， 所以执行的下一个指令将是信号处理函数(signal_handler)。当信号出来函数返回时， 执行的将是sigreturn, 所以系统将重新进入内核模式。这个时候系统将把栈清除。恢复原来的IP值， 当重新再次返回用户模式的时候， 程序就像什么都没有发生一样继续往下执行。因为上下文是保存在用户空间， 并且是以链的形式保存， 所以信号出来的递归是没有问题的。信号处理函数sigreturn返回一次将执行一次类似弹栈操作， 直到栈为空为止。对于系统调用的自动重启， 只要把IP恢复为执行前一条指令， 那么系统调用自然自动被再次调用。不过由于带有超时参数的函数在执行signal_handler的时候会费掉时间， 再次进入系统调用将造成不必要的麻烦(两义性)， 所以对于这类函数是不会自动重启的。 1 回答者： 15801485131本回答被提问者采纳