中断和异常

中断机制

操作系统引入中断机制，实现了多道程序的并发执行
本质：发生中断意味着需要操作系统介入，开展管理工作

1. 当中断发生时，CPU立即进入核心态
2. 当中断发生后，当前运行的进程暂停运行，并由操作系统内核对中断进行处理
3. 对于不同的中断信号，会进行不用的处理

发生了中断，就意味着需要操作系统介入，开展管理工作。由于操作系统的管理工作（比如进程切换，分配I/O设备等）需要特权指令，因此CPU要从用户态转为核心态。中断可以使CPU从用户态切换为核心态，是操作系统获得计算机控制权，有了中断，才能实现多道程序的并发执行。
注意：用户态->核心态是通过中断机制实现的，并且中断是唯一途径
核心态->用户态的切换是通过执行一个特权指令，将程序状态字（PSW）的标志位设置为'用户态'

中断的分类

（区别与中断信号的来源是CPU的内部，还是CPU的外部）

1. 内中断（信号来自CPU内部，与当前执行的指令有关，也称为异常，例外，陷入）

• 自愿中断：指令中断，例如：系统调用时使用的访管指令
• 强迫中断：
  • 硬件故障：缺页
  • 软件故障：整数除0

2. 外中断 （信号来自CPU外部，与当前执行的指令无关）
   • 外设请求：例如：I/O操作完成发出的中断信号
   • 人工干预：例如：用户强行终止一个进程
     

中断的处理过程

1. 每条指令执行结束后，CPU检查是否有外部中断信号
2. 若有外部中断信号，则需要保护被中断进程的CPU环境（如状态字PSW，程序计数器，各种通用寄存器）
3. 根据中断信号的类型转入相应的中断处理程序
4. 恢复原进程的CPU环境并退出中断，返回原进程继续往下执行