中断和异常

中断的作用：“中断”是让操作系统内核夺回CPU使用权的唯一途径，中断会让CPU由用户态变为内核态，如果没有“中断”机制，那么一旦应用程序上CPU运行，CPU就会一直运行这个应用程序，既如此，何来并发。

中断的类型：

• 内中断（也称异常），与当前执行的指令有关，中断信号来源于CPU内部，CPU在执行指令时会检查是否有异常发生
  • 陷阱、陷入（trap）：由陷入指令引发，是应用程序故意引发的，执行陷入指令，意味着应用程序主动的将CPU控制权还给操作系统内核，“系统调用”就是通过陷入指令完成的（注意陷入指令并不是特权指令）
  • 故障（fault）：由错误条件引起的，可能被内核程序修复。
  • 终止（abort）：由致命错误引起，内核程序无法修复该错误，因此一般不再将CPU使用权还给引发终止的应用程序（整数除0，非法使用特权指令）
• 外中断（也称中断）：与当前执行的指令无关，中断信号来源于CPU外部，每一条指令执行结束时，CPU都会例行检查是否有外中断信号需要处理
  • 时钟中断：由时钟部件发来的中断信号，时钟部件每隔一个时间片会给CPU发送一个时钟中断信号（多个应用程序的并发运行）
  • I/O中断：由输入/输出设备发来的中断信号（打印机）

中断处理的过程：

1. 保护现场：将当前执行程序的相关数据保存在寄存器中，然后入栈。
2. 开中断：以便执行中断时能响应较高级别的中断请求。
3. 中断处理
4. 关中断：保证恢复现场时不被新中断打扰
5. 恢复现场：从堆栈中按序取出程序数据，恢复中断前的执行状态。