什么是中斷

Linux 內(nèi)核需要對(duì)連接到計(jì)算機(jī)上的所有硬件設(shè)備進(jìn)行管理，毫無(wú)疑問(wèn)這是它的份內(nèi)事。如果要管理這些設(shè)備，首先得和它們互相通信才行，一般有兩種方案可實(shí)現(xiàn)這種功能：

輪詢（polling） 讓內(nèi)核定期對(duì)設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行查詢，然后做出相應(yīng)的處理；
中斷（interrupt） 讓硬件在需要的時(shí)候向內(nèi)核發(fā)出信號(hào)（變內(nèi)核主動(dòng)為硬件主動(dòng)）。
第一種方案會(huì)讓內(nèi)核做不少的無(wú)用功，因?yàn)檩喸兛倳?huì)周期性的重復(fù)執(zhí)行，大量地耗用 CPU 時(shí)間，因此效率及其低下，所以一般都是采用第二種方案 。

從物理學(xué)的角度看，中斷是一種電信號(hào)，由硬件設(shè)備產(chǎn)生，并直接送入中斷控制器（如 8259A）的輸入引腳上，然后再由中斷控制器向處理器發(fā)送相應(yīng)的信號(hào)。處理器一經(jīng)檢測(cè)到該信號(hào)，便中斷自己當(dāng)前正在處理的工作，轉(zhuǎn)而去處理中斷。此后，處理器會(huì)通知 OS 已經(jīng)產(chǎn)生中斷。這樣，OS 就可以對(duì)這個(gè)中斷進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?。不同的設(shè)備對(duì)應(yīng)的中斷不同，而每個(gè)中斷都通過(guò)一個(gè)唯一的數(shù)字標(biāo)識(shí)，這些值通常被稱為中斷請(qǐng)求線。

中斷分類

中斷可分為同步（synchronous）中斷和異步（asynchronous）中斷：

1. 同步中斷是當(dāng)指令執(zhí)行時(shí)由 CPU 控制單元產(chǎn)生，之所以稱為同步，是因?yàn)橹挥性谝粭l指令執(zhí)行完畢后 CPU 才會(huì)發(fā)出中斷，而不是發(fā)生在代碼指令執(zhí)行期間，比如系統(tǒng)調(diào)用。

2. 異步中斷是指由其他硬件設(shè)備依照 CPU 時(shí)鐘信號(hào)隨機(jī)產(chǎn)生，即意味著中斷能夠在指令之間發(fā)生，例如鍵盤(pán)中斷。

根據(jù) Intel 官方資料，同步中斷稱為異常（exception），異步中斷被稱為中斷（interrupt）。

中斷可分為可屏蔽中斷（Maskable interrupt）和非屏蔽中斷（Nomaskable interrupt）。異?？煞譃楣收希?I>fault）、陷阱（trap）、終止（abort）三類。

從廣義上講，中斷可分為四類：中斷、故障、陷阱、終止。這些類別之間的異同點(diǎn)請(qǐng)參看 表 1。

X86 體系結(jié)構(gòu)的每個(gè)中斷都被賦予一個(gè)唯一的編號(hào)或者向量（8 位無(wú)符號(hào)整數(shù)）。非屏蔽中斷和異常向量是固定的，而可屏蔽中斷向量可以通過(guò)對(duì)中斷控制器的編程來(lái)改變。