2.2 中断技术

2.2.5 中断事件的具体处理方法

　　不同的中断事情有不同的处理方法，下面给出一些常见的中断情况及其处理方法。
　　1．机器故障中断事件的处理
　　一般来说，这种事件是由硬件的故障产生的，排除这种故障必须进行人工干预。中断处理能做的工作一般是保护现场，防止故障蔓延，报告给操作员并提供故障信息以便维修和校正，以及对程序中所造成的破坏进行估价和恢复。
　　2．程序性中断事件的处理
　　处理程序性中断事件大体上有两种办法。对于那些纯属程序错误而又难以克服的事件，如非法使用特权指令，企图访问一个不允许其使用的主存储器单元等，操作系统只能将出错程序的名字、出错地点和错误性质报告给操作员并请求干预。对于其他一些程序性中断，如定点溢出、阶码下溢等，不同的用户往往有不同的处理要求。所以，操作系统可以将这种程序性中断事件转交给用户程序自行处理。如果用户程序对发生的中断事件没有提出处理办法，那么操作系统进行标准处理。
　　3．外部中断事件的处理
　　时钟定时中断及来自控制台的信息都属外部中断事件，它们的处理原则如下。
　　（1）时钟中断事件的处理
　　时钟是操作系统进行调度工作的重要工具，如让分时进程作时间片轮转、让实时进程定时发出或接收控制信号、系统定时唤醒或阻塞一个进程、对用户进程进行记账。时钟可以分成绝对时钟和间隔时钟（即闹钟）两种。利用计时器能确保操作系统必要时获得控制权，如陷入死循环的进程最终因时间片耗尽会被迫出让处理器。
　　系统设置一个绝对时钟寄存器，计算机的绝对时钟定时地（如每10 毫秒）把该寄存器的内容加1。如果开始时这个寄存器的内容为0，那么，只要操作员告诉系统开机时的年、月、日、时、分、秒，以后就可推算出当前的年、月、日、时、分、秒了。当绝对时钟寄存器记满溢出时，就产生一次绝对时钟中断，操作系统处理这个中断时，只要在主存的固定单元上加1 就行了。这个固定单元记录了绝对时钟中断的次数，这样就可保证有足够的计时量。计算当前时间时，只要按绝对时钟中断的次数和绝对时钟寄存器的内容推算就可得到。
　　间隔时钟是定时将一个间隔时钟寄存器的内容减1，当间隔时钟寄存器的内容为0时，就产生一个间隔时钟中断。所以，只要在间隔时钟寄存器中放一个预定的值，那么，就可起到闹钟的作用，每当产生一个间隔时钟中断，就意味着预定的时间到了。
　　操作系统经常利用间隔时钟作控制调度。时钟硬件做的工作仅仅是按已知时间间隔产生中断，其余与时间有关的任务则必须由软件来做，不同的操作系统有关时钟的任务也不同，但一般包括以下内容：
　　维护绝对日期和时间；
　　防止进程的运行时间超出其允许值，发现陷入死循环的进程；
　　对使用CPU的用户进程记账；
　　处理进程的间隔时钟（闹钟）；
　　对系统的功能或部件提供监视定时器。
　　（2）控制台中断事件的处理
　　操作员可以利用控制台开关请求操作系统工作，当使用控制台开关后，就产生一个控制台中断事件通知操作系统。操作系统处理这种中断就如同接受一条操作命令一样，转向处理操作命令的程序执行。
　　4．I/O中断的处理
　　（1）I/O操作正常结束后的处理
　　首先，把正在等待输入/输出操作完成的进程设置为可执行的状态，然后查看是否有等待该设备或通道的其他进程，若有则释放。
　　（2）I/O操作发生故障后的处理
　　对于设备本身的故障，可以先向相应设备发命令索取状态字节，然后，进行分析就可以知道故障的确切原因。如果该外围设备的控制器有复执功能，就组织复执。如果该外围设备的控制器没有复执功能，那么，对于某些故障，系统可组织软复执。对于不能复执的故障或复执多次仍不能克服的故障，系统将向操作员报告，请求人工干预。
　　（3）I/O 操作发生异常后的处理
　　如果设备在操作中发生了某些特殊事件，那么，在设备操作结束发生中断时，也要将这个情况向系统报告。操作系统从设备状态字节中的设备特殊位为1，可以判知设备在操作中发生了某个特殊事件。
　　（4）设备报到或设备结束的处理
　　如果是外围设备上来的“设备报到”或“设备结束”等异步信号，表示有外围设备接入可供使用或断开暂停使用，操作系统应修改系统表格中相应设备的状态。
　　5．自愿中断事件的处理
　　操作系统的基本服务是通过系统调用来请求的，是操作系统为用户程序调用其功能提供的接口和手段。本质上系统调用机制是通过特殊硬指令和中断系统来实现的。不同机器系统调用命令的格式和功能号的解释不尽相同，但任何机器上的系统调用都有共性处理流程。这一共性处理流程如下：
　　用户程序执行n号系统调用；
　　通过中断系统进入访管中断处理，保护现场，按功能号跳转；
　　通过系统调用入口表找到相应功能入口地址；
　　执行相应例行程序，结束后正常情况返回系统调用的下一条指令执行。