operating-system - 轮询与中断

Question

我对中断有一个基本的疑问。想象一下没有任何中断的计算机，因此为了执行 I/O，CPU 必须定期轮询*键盘是否按下按键、鼠标单击等。现在，如果它有中断，CPU 将定期检查中断线是否变高(或变低)。那么如何通过使用中断来节省 CPU 周期。根据我的理解，现在我们正在检查中断线，而不是检查设备。有人可以解释我出错的基本逻辑。

*这里轮询并不是说 CPU 处于忙等待状态。引用维基百科“轮询也指重复检查设备是否准备就绪的情况，如果不是，计算机将返回到不同的任务”

Answer 1

@David Schwartz 和 @RKT 是对的，检查中断线不需要任何 CPU 周期。

基本上，处理器有一组连接到一堆设备的中断线。当其中一个设备有话要说时，它会打开其中断线，从而触发处理器(无需任何软件的帮助)暂停当前指令的执行并开始运行处理程序函数。

这是它的工作原理。当操作系统启动时，它使用特殊指令向处理器注册一组回调(实际上是一个函数指针表)，该指令获取表的第一个条目的地址。中断时N被触发，处理器拉动 N表中的第 th 个条目并在它所指的内存位置运行代码。函数内部的代码是由 OS 作者在汇编中编写的，但通常它所做的只是保存堆栈和寄存器的状态，以便在调用中断处理程序后可以恢复当前任务，然后调用更高级别的用 C 编写的通用中断处理程序，处理“如果这是一个页面错误，执行 X”、“如果这是一个键盘中断，执行 Y”、“如果这是一个系统调用，执行 Z”等逻辑. 当然，这会因架构和语言的不同而有所不同，但其要点是相同的。

软件中断(Unix 术语中的“信号”)的想法是相同的，只是操作系统负责设置堆栈以供信号处理程序运行。基本过程是用户进程通过系统调用向操作系统一次注册一个信号处理程序，该系统调用将处理程序函数的地址作为参数，然后在将来某个时间操作系统认识到它应该向该进程发送一个信号。下次运行该进程时，操作系统会将其指令指针设置为处理程序函数的开头，并将其所有寄存器保存到进程可以在恢复执行该进程之前恢复它们的某个地方。通常，处理程序会有某种路由逻辑来提醒相关的代码位它收到了信号。当进程完成执行信号处理程序时，它会恢复信号处理程序运行之前存在的寄存器状态，并从中断处继续执行。因此，软件中断也比轮询了解从内核到该进程的事件更有效(但这并不是真正的通用机制，因为大多数信号都有特定用途)。