中断

中断

中断(英语:Interrupt)是指 处理器接收到来自硬件或软件的信号,提示发生了某个事件,应该被注意,这种情况就称为中断

通常,在接收到来自外围硬件(相对于中央处理器和内存)的异步信号,或来自软件的同步信号之后,处理器将会进行相应的 硬件/软件 处理。发出这样的信号称为进行中断请求(interrupt request,IRQ)。硬件中断导致处理器通过一个运行信息切换(context switch)来保存执行状态(以程序计数器和程序状态字等寄存器信息为主);软件中断则通常作为CPU指令集中的一个指令,以可编程的方式直接指示这种运行信息切换,并将处理导向一段中断处理代码。中断在计算机多任务处理,尤其是即时系统中尤为有用。

中断分类

硬件中断

由硬件发出或产生的中断称为硬中断,按硬中断事件的来源和实现手段可将中断划分为外中断和内中断:

  • 外中断:又称为中断或异步中断,是指 来自处理器以外的中断信号,包括时钟中断、键盘中断、外部设备中断等。外中断又分为可屏蔽中断和不可屏蔽中断,各个中断具有不同的优先级,表示事件的紧急程度,在处理高一级中断时,往往会部分或全部屏蔽低等级中断。
  • 内中断:又称为异常或同步中断(产生时必须考虑与处理器时钟同步),是指 来自处理器内部的中断信号,通常是由于程序执行过程中,发现与当前指令关联的、不正常的或错误的事件。内中断可以细分为:
    • 访管中断,由执行系统调用而引起的。
    • 硬件故障中断,如电源失效、总线超时等。
    • 程序性中断,如非法操作、地址越界、除数为0和浮点溢出等。

软件中断

软件中断:是一条CPU指令,用以自陷一个中断。由于 软中断指令通常要运行一个切换CPU至内核态(Kernel Mode/Ring 0)的子例程,它常被用作实现系统调用(System call)

处理器通常含有一个内部中断屏蔽位,并允许通过软件来设定。一旦被设定,所有外部中断都将被系统忽略。这个屏蔽位的访问速度显然快于中断控制器上的中断屏蔽寄存器,因此可提供更快速地中断屏蔽控制。

中断尽管可以提高计算机处理性能,但 过于密集的中断请求/响应反而会影响系统性能。这类情形被称作中断风暴(interrupt storm)