中断是什么

爱被打了一巴掌 2024-02-05 12:49 6阅读 0赞

计算机的CPU直接访问内存，来读写数据和执行的程序。  
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因为内存的读写速度足够快，但是内存不够大，断电后数据就消失了。所以只能临时存取。最终还是需要磁盘来存储，因为磁盘的速度更不上CPU的速度，所以需要内存作为中介。另外，CPU还需要通过设备控制器对硬盘进行控制。我们把这个部分的工作称为I/O。  
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其实CPU和外部大部分的设备，如磁盘、鼠标、网络等，都是I/O,都需要这样的控制过程。  
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具体来讲，CPU会通过设备控制器，通知读取硬盘中的数据，然后硬盘就和内存传输数据。如果CPU干等着，也就是忙等待，就会很浪费时间。所以CPU会转而执行其他线程。然后等到I/O结束时，设备控制器需要通知CPU，这称为**中断**。也就是让CPU暂时停下当前的执行流，进而处理I/O的事情。  
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中断机制的过程：假定CPU在执行其他的进程，同时设备控制器控制I/O设备，如硬盘和内存传输数据。  
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这时传输完成，设备控制器通过特定的总线向中断控制器发送中断请求。![。][9d215abaef0f41e39d50eceab8c9182a.png]  
如果中断控制器认为可以中断了，就通知CPU，这样CPU就阻塞当前的进程，开始处理中断。  
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CPU是如何处理的呢  
中断时，中断控制器会在总线上放置一个地址，它指向的是一张表格，称为中断向量，里面的都是地址，也就是指针，指向应对不同中断情况的处理程序。  
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CPU被打断前的进程在执行时是一句一句执行的，这时的中断称为精确中断，也就是被中断时，之前的指令全部完成，之后的都未开始，而与之相对应的就是非精确中断。  
![在这里插入图片描述][25585b6358f04c13842714400f07e61b.png]  
现在的CPU已经变得非常复杂，比如CPU内部采用流水线式的，多条指令会同时在CPU中。在中断时，都需要将这些指令对应的状态都保存好。  
![在这里插入图片描述][80809ec639cf4a5996eef9ff62a40077.png]  
**参考资料**：[【操作系统】操作系统中的中断][Link 1]

[84cbeafe09d9414fa108b2a0ccc956a3.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/05/3698710dddbb4aebb3f90f5c020b5c5a.png
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