處理器管理

中斷

中斷的概念

• 中斷是指程式執行過程中， 遇到急需處理的事件時， 暫時中止CPU上現行程式的執行，轉去執行相應的事件處理程式， 待處理完成後再返回原程式被中斷處或排程其他程式執行的過程。

• 作業系統是“中斷驅動” 的； 換言之， 中斷是啟用作業系統的唯一方式。

• 中斷有廣義和狹義之分， 上述中斷是指廣義的中斷。

• 狹義的中斷指來源於處理器之外的中斷事件，即與當前執行指令無關的中斷事件， 如I/O中斷、 時鐘中斷、 外部訊號中斷等。

異常與系統異常

• 異常指當前執行指令引起的中斷事件， 如地址異常、 算術異常、 處理器硬體故障等。

• 系統異常指執行陷入指令而觸發系統呼叫引起的中斷事件， 如請求裝置、 請求I/O、 建立程序等

  。

中斷源 –處理器硬體故障中斷事件

• 由處理器、 記憶體儲器、 匯流排等硬體故障引起。

  • 處理原則為： 保護現場， 停止裝置， 停止CPU， 向操作員報告， 等待人工干預。

• 中斷源-程式性中斷事件

  • 處理器執行機器指令引起
    • 除數為零、 運算元溢位等算術異常： 簡單處理， 報告使用者； 也可以由使用者編寫中斷 續元程式處理。
    • 非法指令、 使用者態使用特權指令、 地址越界、 非法存取等指令異常： 終止程序。
    • 終止程序指令： 終止程序。
    • 虛擬地址異常： 調整記憶體後重新執行指令。

• 中斷源-自願性中斷事件

  • 處理器執行陷入指令請求OS服務引起； 在作業系統中， 它一般又被稱作系統呼叫。
    • 請求分配外設、 請求I/O等。
    • 處理流程是： 陷入OS， 保護現場， 根據功能號查入口地址， 跳轉具體處理程式。

• 中斷源-I/O中斷事件

  • 來源於外圍裝置報告I/O狀態的中斷事件
    • I/O完成： 調整程序狀態， 釋放等待程序。
    • I/O出錯： 等待人工干預。
    • I/O異常： 等待人工干預。

• 中斷源-外部中斷事件

  • 由外圍裝置發出的訊號引起的中斷事件
    • 時鐘中斷、 間隔時鐘中斷： 記時與時間片處理。
    • 裝置報到與結束中斷： 調整裝置表。
    • 鍵盤/滑鼠訊號中斷： 根據訊號作出相應反應。
    • 關機/重啟動中斷： 寫回檔案， 停止裝置與CPU。