操作系统复习1.3.2-操作系统中断和异常

概念

中断是为了多道程序并发执行而诞生的，提高了资源利用率，当发生了中断，操作系统会介入开展管理工作，cpu会立即进入核心态

作用

中断是cpu从用户进入核心态的唯一途径

分类

内中断和外中断

内中断

又称异常、例外、陷入，从字面可得出，是系统内部导致的中断，其中涉及两种分类

分类1

自愿中断、强迫中断

自愿中断

又称指令中断，如系统调用时使用的访管指令，又称陷入指令，trap指令

强迫中断

硬件故障(缺页等)、软件中断(除以0等)

分类2

陷阱、陷入

即有意而为之的异常，如系统调用

故障

错误条件引起的，可能会被故障处理修复的，如缺页

终止

不可恢复的致命错误，终止处理程序不会再将控制返回给引入终止的程序

外中断

来源自外部，与执行指令无关

外设要求

I/O操作完成发出的中断信号

人工干预

用户强行终止一个进程

处理过程

关中断–>保存断点–>中断服务程序寻址–>保存现场和屏蔽字–>开中断–>执行中断服务程序–>关中断–>恢复现场和屏蔽字–>开中断–>中断返回

关中断

cpu响应中断后，拒绝更高级的中断源的中断请求，由硬件完成

保存断点

为了之后能重新恢复执行该程序，需要将原程序的断点(程序计数器PC)保存起来，由硬件完成

中断服务服务程序寻址

取出中断服务程序的入口地址送到程序计数器PC，由硬件完成

保存现场和屏蔽字

进入程序中断服务程序后，首先要保护现场，现场信息一般是指程序状态字寄存器PSWER和某些通用寄存器的内容，由中断程序完成

开中断

允许更高级中断请求得到响应，想象一下多道程序设计的并发执行，cpu交替执行内存里面的各个程序，由中断程序完成

执行中断服务程序

中断请求的目的，完成中断后的操作，由中断程序完成

关中断

保证恢复现场和屏蔽字时不被中断，完成中断后的操作，由中断程序完成

恢复现场和屏蔽字

将现场和屏蔽字恢复到原来状态

开中断–>中断返回

中断服务程序倒数第二条指令是开中断，最后一条则是中断返回，使程序回到原程序的断点处

每个中断源都有一个屏蔽触发器。
1表示屏蔽该中断源的请求，0表示可以正常申请。
所有屏蔽触发器组合在一起，便构成一个屏蔽字寄存器，屏蔽字寄存器的内容称为屏蔽字。
每一个中断源对应一个屏蔽字。
在处理该中断源的中断服务程序时，屏蔽寄存器中的内容为该中断源对应的屏蔽字。
屏蔽字中“1”越多，优先级越高，每个屏蔽字中至少有一个1，这个1是屏蔽自身的中断
如一台机器有四个中断源，则屏蔽寄存器内则有4位，最高优先级的应为1111，最低级的则为任意一个位置为1，其余都为0