操作系统的终端异常机制

一、中断/异常机制

中断/异常: 对于操作系统的重要性就好比汽车的发动机

操作系统是由“中断驱动”或者“事件驱动”的

        主要作用：

1.及时处理设备发来的中断请求

2.可使OS捕获用户程序提出的服务请求

3.防止用户程序执行过程中的破坏性活动

4.等等

引入的原因：

1.中断的引入：为了支持CPU和设备之间的并行操作 

2.异常的引入：表示CPU执行指令时本身出现的问题（算术溢出。地址越界等）

二、中断/异常的概念

1.CPU对系统发生的某个事件作出的一种反应

2.CPU暂停正在执行的程序，保留现场后自动转去执行相应事件的处理程序，处理完成后返回断点，继续执行被打断的程序。

        注意：

 1.事件的发生改变了处理器的控制流

2.特点:是随机发生的；是自动处理的；是可恢复的

三、事件

中断：外部事件，正在运行的程序所不期望的

异常：由正在执行的指令引发的

• 中断（外中断）：I/O中断；时钟中断；硬件中断                                                                            
• 异常（内中断）：系统调用；页故障/页错误；保护性异常；断点指令；其他程序性异常

四、中断异常的对比和区别：

五、中断异常机制的工作原理 

中断/异常机制是现代计算机系统的核心机制之一

硬件和软件的相互配合使计算机系统得以充分的发挥能力

• 硬件的任务——中断/异常的响应

捕获中断源发出的中断/异常请求，以一定的方式响应，将处理器的控制权交给特定的处理程序。

• 软件的任务——中断/异常处理程序

识别中断/异常类型并完成相应的处理

5.1.  中断响应

中断响应： 发现中断、接收中断的过程，有中断硬件部件完成。

处理器控制部件中设有中断寄存器

  中断先用过程示意图 

5.2. 中断向量表

中断向量： 一个内存单元、存放中断处理程序的入口地址和程序运行所需的处理机状态字。

执行流程按中断/异常类型的不同，通过中断向量表转移控制权给中断处理程序。

中断响应示意图

5.3. 中断处理程序

1.设计操作系统时，为每一类中断/异常时间编好相应的处理程序，并设置好中断向量表

2.系统运行时若相应中断，中断硬件不见将CPU控制权转给中断处理程序：

• 保存相关寄存器信息
• 分析中断/异常的具体原因
• 执行对应的处理功能
• 恢复现场，返回被事件打断的程序

其实：软件提前设置好，硬件部件来执行。

6.例子

I/0中断处理程序（软件控制）