同步中斷和非同步中斷區別

2021-09-11 11:19:24 字數 1854 閱讀 4188

原**:

中斷有兩種,一種是cpu本身在執行程式的過程中產生的,一種是由cpu外部產生的。

外部中斷,就是通常所講的「中斷」(interrupt)。對於執行程式來說,這種「中

斷」的發生完全是非同步的,因為不知道什麼時候會發生。cpu對其的響應也完全是被動的,

可以通過「關中斷」指令關閉對其的響應。

由軟體產生的中斷一般是由專設的指令,如x86中的「int n」在程式中有意產生的,

是主動的,同步的。只要cpu執行一條int指令,在開始執行下一條指令之前一定會進入中

斷服務程式。這種主動的中斷稱為「陷阱」(trap)。 

linux 核心需要對連線到計算機上的所有硬體裝置進行管理,毫無疑問這是它的份內事。如果要管理這些裝置,首先得和它們互相通訊才行,一般有兩種方案可實現這種功能:

1.輪詢(polling) 讓核心定期對裝置的狀態進行查詢,然後做出相應的處理;

2.中斷(interrupt) 讓硬體在需要的時候向核心發出訊號(變核心主動為硬體主動)。

第一種方案會讓核心做不少的無用功,因為輪詢總會週期性的重複執行,大量地耗用 cpu 時間,因此效率及其低下,所以一般都是採用第二種方案。

什麼是中斷?

從物理學的角度看,中斷是一種電訊號,由硬體裝置產生,並直接送入中斷控制器(如 8259a)的輸入引腳上,然後再由中斷控制器向處理器傳送相應的訊號。處理器一經檢測到該訊號,便中斷自己當前正在處理的工作,轉而去處理中斷。此後,處理器會通知 os 已經產生中斷。這樣,os 就可以對這個中斷進行適當的處理。

不同的裝置對應的中斷不同,而每個中斷都通過乙個唯一的數字標識,這些值通常被稱為中斷請求線(irq)。

中斷可分為同步(synchronous)中斷和非同步(asynchronous)中斷:

1. 同步中斷是當指令執行時由 cpu 控制單元產生,之所以稱為同步,是因為只有在一條指令執行完畢後 cpu 才會發出中斷,而不是發生在**指令執行期間,比如系統呼叫。

2. 非同步中斷是指由其他硬體裝置依照 cpu 時鐘訊號隨機產生,即意味著中斷能夠在指令之間發生,例如鍵盤中斷。

什麼是異常?

同步中斷又稱為異常(exception),非同步中斷則被稱為中斷(interrupt)。我們通常講的中斷指的都是非同步中斷。

1.中斷可分為可遮蔽中斷(maskable interrupt)和非遮蔽中斷(nomaskable interrupt)。

2.異常可分為故障(fault)、陷阱(trap)、終止(abort)三類。

這些類別之間的異同點請參看 表 1。

表 1:中斷類別及其行為

類別      原因                          非同步/同步         返回行為

中斷      來自i/o裝置的訊號 非同步                 總是返回到下一條指令

陷阱      有意的異常               同步                 總是返回到下一條指令

故障      潛在可恢復的錯誤   同步                 返回到當前指令

終止      不可恢復的錯誤       同步                 不會返回

什麼是中斷處理程式?

在響應乙個特定中斷的時候,核心會執行乙個函式,該函式叫做中斷處理程式或中斷服務例程。產生中斷的每個裝置都有乙個相應的中斷處理程式,如果乙個裝置可以產生多種不同的中斷,那麼該裝置就可以對應多個中斷處理程式。乙個裝置的中斷處理程式是它裝置驅動程式的一部分。

什麼是中斷上半部和下半部?

中斷處理一般分為兩個部分,中斷處理程式是上半部:接收到乙個中斷就立即執行,但只做有嚴格時限的工作,這些工作都是在所有中斷被禁止的情況下完成的。能夠被允許稍後完成的工作被推遲到下半部去。通常情況下,下半部會在中斷處理程式返回時立即執行。

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