浅谈操作系统中的中断.pdf

科技信息 计算机与网络 浅谈操作系统巾硇巾断 中国矿业大学(徐州)计算机学院周岚 [摘要]中断是计算机系统结构一个重要的组成部分，也是现代操作系统形成的一个重要标志。本文对中断的概念、工作原理以及 共享中断和缺页中断进行简要的说明。 [关键词]中断 中断控审J器 类型 响应 中断共享 缺页中断 只要对计算机有了解的人，可能都听说过中断这个词，当它第一次 (2)只有在可屏蔽中断的情况下才判IF--=17，才取中断类型码，其 作为系统设计的主要部分而应用到计算机E时，它就获得了不安全的 余的没有这个动作。 名声，中国人是喜欢顺风顺水的，突然从中间断歼了，好像不太吉利，所 (3)关于单步中断，它是每执行一条指令中断一次，屁示出当时各 以，在早期的计算机系统上，中断常常很令人头痛，|天|为那时我们没有 寄存器的内容，供片j户参考，当进入单步巾断响应时，CPU自动清除了 足够的经验和方法去处理它们。 TF，在中断返回后，由于恢复r响应时的标志寄存器的值，因此TF=1， 长久以来，中断一直是系统程序员、硬件工程人员未攻克的难题， 执行完一条指令后又进入单步中断，直到程序将TF改为0为止。 许多技术人员对此是谈虎色变，更何况是对计算机不太了解的用户。下 (4)关于中断的嵌套，NMI总是可以响应的，若在中断处理子程序 面就让我们一起揭开中断的神秘面纱，看看它是怎样为我们服务的吧。 中设立了开中断指令，INTR的请求也能响应。 一、什么是中断 (5)弹出IP、CS标志，返网断点的动作由IRET指令完成。 什么是中断呢?中断是计算机系统结构一个重要的组成部分，也是 (6)当遇到等待指令或串操作指令时，允许在指令执行的过程中进 现代操作系统形成的一个重要标志。在中断机制中的硬件部分(中断装 入中断。这时需注意在中断处理子程序中保护现场，以保证巾断返回后 置)的作用就是在CPU每执行完一条指令后，判别是否有事件发生，如 能继续正确地执行这些指令。 果没有事件发生，CPU继续执行；若有事件发生，中断装置中断原先占 操作系统在从内核态返回用户态之前(系统可能是一个系统调用， 用CPU的程序的执行，把被中断程序的断点保存起来，}}操作系统的也可能是一个时钟中断而导致进入内核模式)，将检查是否有需要的投 处理服务程序占用CPU对事件进行处理，处理完后，再让被中断的程 递的信号。一旦检测到需要信号投递时，内核将改变用户空间的数据 序继续占用CPU执行下去。如果再说的简单一点儿，中断的用户就是 (跟调用exec类似，系统会改变用户空间的数据)，建立一个新的栈桢。当 暂时停止一个任务，因为现在的操作系统都是多任务的，如果不能中 返回到用户空间的时候，IP指向的将是新的栈，所以执行的下一个指 断，如果一个任务进入死锁状态，那么操作系统不就不能再响应别的任 务，over了吗? 将是sigreturn，所以系统将重新进入内核模式。这个时候系统将把栈清 如果一定要对号入座地说中断是个什么东西，那么我们可以认为 除。恢复原来的IP值，当重新再次返回用户模式的时候，程序就像什 “中断”是一种信号，它告诉处理器已发生了某件需要特别注意的事情。 么都没有发生一样继续往下执行。因为上下文是保存在用户空间，并且 它用于让处理器集中注意力来处理某件比当前事件更重要的事情。在 是以链的形式保存，所以信号出来的递归是没有问题的。信号处理函数 早期的计算机系统中，由于没有中断系统，都是采用程序循环测试的方 sigretum返回一次将执行一次类似弹栈操作，直到栈为空为止。对于系 法来控制数据传输。就是指用户进程使用start指令启动设备后，要不断统调用的自动重启，只要把IP恢复为执行前一条指令，那么系统调用 地执行test指令，测试设备的状态寄存器。只有在状态寄存器出现了所 自然自动被再次调用。不过由于带有超时参数的函数在执行sig— 需要的状态后，才停止测试的工作，完成输入输出。 如果在一个查询系统上共有30种设备，并且每检查一种设备要用 烦(两义性)，所以对于这类函数是不会自动重启的。 2秒钟，那