linux中断

yuandan

　　文章主要是本人的认识，介绍也不全面，则重于流程，用词方面也不讲究，很多观点也比较粗糙，有错误的地方，请多多指正。
　　文章主要参考《深入分析linux内核源码》关于中断的章节：http://oss.org.cn/kernel-book/
　　

　　中断是计算机系统的一种机制，主要有两种作用：

• 　　实现异步。
  
• 　　紧急处理某一过程。
  

　　

　　由于CPU与外设的运行速率相差较大，且CPU资源比较重要，如果采用同步的方式让CPU与外设进行通信，则当外设在工作时，CPU就要等待外设完成工作并返回结果时，CPU才能断续运行，这段时间就会让CPU资源白白浪费。为了能够释放CPU资源，外设与CPU之间就要采用异步的通信方式。CPU可以每隔一段时间去访问设备来检测设备是否已完成工作，但这样的方式也会有一些问题，如CPU响应外设不及时，轮询浪费CPU资源，轮询未得到结果后要再次轮询等。为了更好地利用CPU资源，需要采取一种设备完成工作后能通知CPU，CPU能尽快响应通知的机制。而这种机制就是中断了。
　　

　　中断可以分为硬中断和软中断。
　　硬中断是指由硬件产生的中断，如硬盘数据与准备就绪请求读入内存，或进程时间片用完产生中断等。
　　软件中断是指由程序（软件）产生的中断，或是由中断指令产生的中断，如出现除0等。
　　

　　中断又可以分为可屏蔽中断和不可屏蔽中断，顾名思义，可屏蔽中断是可以被屏蔽，而不可屏蔽中断是不可屏蔽的，如电源掉电。
　　

　　程序的指令中会设有中断检查点，当执行至中断检查点时，CPU就会去检查是否有中断到来，如果有中断到来，并且程序没有屏蔽此中断或是此中断不可屏蔽时，系统进会进行中断处理。
　　

　　中断处理过程粗略可分为三个过程：保护现场，执行中断例程，恢复现场
　　而更详细的过程则如下
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　　关中断

　　保存断点，保护现场
　　判断中断源，转中断服务程序
　　开中断
　　执行中断处理程序
　　关中断
　　恢复现场，恢复断点
　　开中断
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　　其中有两个关中断开中断的过程，是因为这两个过程内的操作是不允许被中断的，如果被中断，就有可能导致中断恢复失败。
　　

　　中断号：0-255（中断和异常）

　　中断号上是用来标识不同的中断，不同的中断号对应不同的中断处理程序。那么如何通过中断号去查找中断程序的入口，那就要需要一个表，而这个表计算机组成原理中称之为中断向量，是保存中断服务程序入口的数组。而在linux中，关于这些名称可能会有所不同。linux中把中断号叫做中断向量，把中断服务程序入口地址表称之为中断描述符表（IDT）。下面采用的是linux的叫法。
　　在linux系统启动的时候，最初是运行在实模式下，这时系统就会进行第一遍初始化IDT，但IDT中每个中断程序的入口都是一个空的中断程序。而当系统完成启用分页后，就会再一次初始化IDT，此时就会在IDT中填入真正的中断程序入口。IDT中不仅包含了中断程序的入口，而且还包含了一些中断的相关描述，如这个中断是中断门、陷阱门或是系统门。其中 0-19 号和 0x80 号这21个中断号是系统使用的，IDT中这些中断都被系统初始化，而其他的中断号则是另外的初始化，在初始化这些IDT项时，就需要填入中断程序的地址。而这些中断程序的地址，来自于一个中断程序入口的数组。