中断的概念

硬中断：

1. 硬中断是由硬件产生的，比如，像磁盘，网卡，键盘，时钟等。每个设备或设备集都有它自己的IRQ（中断请求）。基于IRQ，CPU可以将相应的请求分发到对应的硬件驱动上（注：硬件驱动通常是内核中的一个子程序，而不是一个独立的进程）。

2. 处理中断的驱动是需要运行在CPU上的，因此，当中断产生的时候，CPU会中断当前正在运行的任务，来处理中断。在有多核心的系统上，一个中断通常只能中断一颗CPU（也有一种特殊的情况，就是在大型主机上是有硬件通道的，它可以在没有主CPU的支持下，可以同时处理多个中断。）。

软中断：

软中断的处理非常像硬中断。然而，它们仅仅是由当前正在运行的进程所产生的。软中断并不会直接中断CPU。也只有当前正在运行的代码（或进程）才会产生软中断。这种中断是一种需要内核为正在运行的进程去做一些事情（通常为I/O）的请求。

通常，把取出指令并执行所用的时间称为一个指令周期。不同指令的功能不同，因此所包含的执行步骤不一样。不考虑指令译码这个步骤，不管是简单指令还是复杂指令，其包含的执行步骤总是可以分解成以下4种基本操作，也即每条指令的功能总是由以下4种基本操作功能组合而成。

（1）读取某存储单元内容装入给定寄存器。

（2）把一个数据从某个寄存器存入给定的存储单元中。

（3）把一个数据从某个寄存器送到另一个寄存器或者ALU输入端。

（4）进行某种算术运算或逻辑运算，将结果送入某个寄存器。

因此，若比较每个步骤的执行时间，则只要比较上述4种操作的时间即可，显然第（3）种操作的执行时间最短，速度最快。

一种是“中断请求”，一种是“中断处理结束”。

如果理解成前者，选项B的含义就是“CPU在等待中断请求的过程中，不可以处理其他任务”，这显然是错误的。CPU在执行程序的过程中，总是在执行完一条指令、取下条指令之前，去主动检测“中断请求信号”，若发现有中断请求，则执行一条“中断隐指令”，以响应中断请求。

如果理解成后者，选项B的含义就是“CPU在等待中断处理结束的过程中，不可以处理其他任务”，这也是错误的。

CPU响应中断请求后，就会跳转到一个中断服务程序去执行，以进行中断处理。不同的中断类型具有不同的中断服务程序，进行不同的中断处理。有些中断处理非常简单，例如“打印机缺纸”，其中断服务程序只要在屏幕上显示一个消息即可；有些中断处理则比较复杂，例如，对于采用中断方式进行打印输出的情况，中断服务程序中需要启动外设进行I/O，通常在发出启动外设的命令后进行中断返回，以回到原先被中止的另一个进程代码去执行。

首先是对“程序代码的运行时间”和“同一段代码”如何理解的问题。

操作系统在对处理器进行调度时，一段时间内往往会让多个程序（更准确地说是进程）轮流使用处理器，因此在某个用户程序执行过程中，可能同时还会有其他用户程序和操作系统程序在执行，所以，用户感觉到的某个程序的执行时间并不是其真正的执行时间。通常把用户感觉到的执行时间分成以下两部分：CPU时间和其他时间。CPU时间指CPU用于程序执行的时间，它又包括以下两部分：

（1）用户CPU时间，指真正用于运行用户程序代码的时间；

（2）系统CPU时间，指为了执行用户程序而需要CPU运行操作系统程序的时间。

其他时间指等待I/O操作完成的时间或CPU用于执行其他用户程序的时间。

计算机系统的性能评价主要考虑的是CPU性能。系统性能和CPU性能不等价，两者有一些区别。系统性能是指系统的响应时间，它与CPU外的其他部分也有关系；而CPU性能是指用户CPU时间，它只包含CPU运行用户程序代码的时间。

因此，对“程序代码的运行时间”可以理解为程序代码中每条指令执行时间总和，也可以理解为程序代码运行过程中用户感觉到的执行总时间（包括操作系统代码和穿插在其中的其他程序代码运行时间）。如果理解为后者，那么很可能因为每次运行环境的不同，使得用户感觉到的执行总时间可能不一样。因此，选项C是错误的。

如果理解为前者，那么，还要看选项中的“同一段代码”指的是什么含义，才能确定选项C是否正确。如果“同一段代码”中代码指的可执行文件中一段静态的指令序列（例如一段循环执行的指令序列），那么可能会因为每次执行这段代码时变量的值的不同（例如循环终止条件变量的值不同），导致程序在执行时所执行的指令条数不同（循环执行次数不同），因而使得每次运行该段代码过程中指令执行的总时间不同。所以，选项C是错误的

显然，只有将“程序代码的运行时间”理解为程序代码中每条指令执行时间总和，并且，将“同一段代码”理解成每次运行程序代码过程中在CPU上所执行的指令序列完全相同，那么，选项C才是正确的。显然，对选项C的描述作这种解读有点牵强。

选项 D 中 的“软中断”应该特指Intel架构中的“int n”指令，执行该指令后，CPU会根据中断类型号n，到中断向量表（实地址模式）或中断描述符表（保护模式）中，取出相应的中断服务程序执行，执行结束后再回到“int n”指令后面一条指令执行。因此，“int n”指令的执行相当于引起了一次对现行程序的“中断”事件，这里“int n”指令显然是事先安排在软件中的，属于软件触发的事件。因而选项D的描述是正确的。

不同的计算机体系结构和教科书对“异常”和“中断”定义的内涵不同。例如，PowerPC体系结构用异常表示各种意外事件，而用中断表示程序正常执行的控制流被改变；Intel 早期的8086/8088架构不区分异常和中断，把两者统称为中断，由CPU内部产生的异常称为内中断，通过中断请求线INTR和NMI从CPU外部发出的中断请求为外中断，但Intel后来的处理器架构中又将内中断称为“异常”，而把外中断特指为“中断”。

如果将选项 D 的描述中所提的“中断”理解为特指的外中断的话，选项 D 就是错误的，因为“ int n ”指令的执行不会通过中断请求线向 CPU 发中断请求，这种软中断不属于外中断，而是一种内部的“异常”。