中断与异常

系统管理员 2022-12-04 05:26 173阅读 0赞

## 中断 ##

在计算机系统中，包括任务切换、时间更新、软件调试在内的很多功能都是依靠中断和异常机制实现的。中断和异常是计算机原理中重要的概念。

**中断**通常是**由CPU外部的输入输出设备（硬件）所触发的，供外部设备通知CPU处理请求**，因为又叫**中断请求**。

中断请求时希望CPU暂时停止当前正在执行的程序，转去执行中断请求所对应的中断处理例程（Interrupt Serivce Routine）。

中断分为可屏蔽中断（maskable interrupt）和不可屏蔽中断（Non-Maskable Interrupt）。

对于一些任务，当不希望在执行过程有中断发生，可通过`cli`指令清除**标志寄存器**的IF位，使得在执行该任务时不受打扰，但是这种方式只对可屏蔽中断有效，对于不可屏蔽中断并不起作用。

中断机制为CPU和外部设备之间进行通信提供一种高效的方法。在硬件上，中断由一块专门的芯片来管理，通常称为中断控制器（Interrupt Controller）。它负责分配中断资源和管理各个中断源发出的中断请求。为了便于标识哥哥中断请求，中断管理器通常用IRQ（Interrupt ReQuest）后面加上数字来表示不同路（line）的中断请求信号，比如IRQ0、IRQ1等。通常IRQ0通常是分配给系统时钟的，IRQ1时分配给键盘的。

## 异常 ##

**异常**通常是**CPU在执行指令时因为检测到预先定义的某个条件而产生的同步事件**。

异常的来源有3种

*  程序错误，比如除法指令中除数为0
 *  特殊指令，比如 int 3指令
 *  机器检查异常 即CPU执行指令期间检测到CPU内部或外部硬件错误

异常来自于CPU本身，是CPU主动产生的；而中断来源于外部设备，是中断源发起的，CPU是被动的。

异常根据CPU报告异常的方式和导致异常的指令是否可以安全地重新执行，可以分为三类

*  错误（Fault）
 *  陷阱（Trap）
 *  中止（Abort）

错误与陷阱一般可以恢复执行的，而中止是不可以恢复执行的

在系统中，每个中断或异常都被赋予一个整数ID，称为向量号（Vector No.），系统通过向量号来识别该中断或异常。IA-32架构规定0-31号向量供CPU设计者使用，32-255号向量供操作系统和计算机系统生产产商或其他软硬件开发商使用。

不管是中断还是异常，都会去查询IDT中断描述符表，根据IDT表项进行中断服务例程。

References: 软件调试

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