2.2 中断技术

2.2 中断技术

　　中断是现代计算机有效合理地发挥效能和提高效率的一个十分重要的功能。CPU中通常设有处理中断的机构——中断系统，以解决各种中断的共性问题。

2.2.1 中断的概念

　　现代计算机中都配置了中断装置，在用户程序执行过程中不但可通过系统调用方式，还可以用中断方式来请求和获得操作系统的服务和帮助。采用中断技术后还能实现CPU 和I/O 设备交换信息，使CPU与I/O设备并行工作。此外，在计算机运行过程中，还有许多事件会随机发生，如硬件故障、电源掉电、人机联系和程序出错等，这些事件必须及时加以处理。在实时系统，如生产自动控制系统中，必须即时将传感器传来的温度、距离、压力、湿度等变化信息送给计算机，计算机则暂停当前工作，转去处理和解决异常情况。所以，为了请求操作系统服务，提高系统效率，处理突发事件，满足实时要求，需要打断处理器正常的工作，为此，中断概念被提出来了。中断（interrupt）是指程序执行过程中，当发生某个事件时，中止CPU上现行程序的运行，引出处理该事件的服务程序执行的过程。现代计算机系统一般都具有处理突发事件的能力。例如：从磁带上读入一组信息，当发现读入信息有错误时，会产生一个读数据错中断，操作系统暂停当前的工作，并组织让磁带退回重读该组信息就可能克服错误，而得到正确的信息。在提供中断装置的计算机系统中，在每两条指令或某些特殊指令执行期间都要检查是否有中断事件发生，若无则立即执行下一条或继续执行，否则响应该事件并转去处理中断事件。
　　这种处理突发事件的能力是由硬件和软件协作完成的。首先，由硬件的中断装置发现产生的中断事件，然后，中断装置中止现行程序的执行，引出处理该事件的程序来处理。计算机系统不仅可以处理由于硬件或软件错误而产生的事件，而且可以处理某种预见要发生的事件。例如，外围设备工作结束时，也发出中断请求，向系统报告它已完成任务，系统根据具体情况做出相应处理。引起中断的事件称为中断源。发现中断源并产生中断的硬件称为中断装置。在不同的硬件结构中，通常有不同的中断源和不同的中断装置，但它们有一个共性，即当中断事件发生后，中断装置能改变处理器内操作执行的顺序，可见中断是现代操作系统实现并发性的基础之一。