王道计算机考研 操作系统

中断和异常（一）

1.中断机制的诞生

早期的计算机只能单道地管理程序执行，各程序之间只能串行执行，对于硬件的利用不够充分，计算机效率低下。

于是，操作系统作为计算机的管理者，引入了中断机制，实现了多道批处理。

2.中断的本质

发生中断就意味着需要操作系统介入，开展管理工作。

3.中断的过程

这里引用了时间片的概念。

大意就是说，如果有多道程序等着CPU去执行的话，操作系统可以给每道程序一点它能够执行的时间，时间到了之后即使该程序没有执行完也会收到操作系统通过计时器告诉它需要中止（即中断信号），CPU会切换成核心态，由操作系统来完成进程的切换。然后继续开始下一个程序，一直到所有的程序都执行完了其给定的时间。当这个时间无限小（实际上CPU是用ms为单位给的时间）的时候，就好像一个CPU同时在执行多个程序一样。

CPU给定的这个时间就被称作时间片。

这样的好处就是：CPU一刻也不停歇，像个永动机。并且真的就“并发”地执行了多道程序。

简单来说，进程发生中断的时候CPU呈现核心态，此时由操作系统切换进程，进程完成切换了之后，当进程开始运行称为用户态。

进程在运行的时候有可能会发生内中断，这种内中断不可屏蔽，是需要操作系统进行处理的。

同时也有可能会发生外中断。外中断由I/O设备发出，一般在进程运行的同时外设会同时准备输出或者其他进程的数据输入，就会发出请求中断接入外设的信号。这种信号一般是可屏蔽的。