悠然山居-中断在操作系统中的作用

中断在操作系统中的作用

2014-10-07 浏览:
中断在操作系统中的作用
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       在现代计算机系统中,中断系统具有非常重要的作用,它不仅用来管理外部设备,还用来管理处理机自身的各个部分。另外,许多系统软件和用户软件,也往往要借助中断系统才能实现。

  中断系统的主要作用如下:

  1.CPU与外部设备并行工作

  当CPU在执行现行程序中启动外部设备之后,不需要象程序控制方式那样反复查询外部设备的状态,而能够与外部设备并行工作。当外部设备的数据准备就绪后,主动向CPU发出中断请求。CPU接到外部设备的中断请求后,如果没有更加紧急的任务(如DMA服务等),就暂停正在执行的现行程序,转去执行中断服务程序,为外部设备服务。当中断服务完成之后,再返回到原先的现行程序中继续执行。

  当有多台外部设备需要同时工作时,CPU可以在不同时刻根据需要分别启动这些外部设备,被启动的外部设备能够与CPU分别同时独立工作。当某一台外部设备的数据准备就绪时,就向CPU发出中断服务请求。如果有多台外部设备同时要求中断服务,CPU能够根据这些外部设备的优先级从高到低分别响应这些中断请求,为外部设备服务。

  2.能够处理例外事件

  计算机在运行过程中,可能发生例外事件,如电源掉电、硬件故障、运算溢出、地址越界、非法指令等。依靠程序控制方式根本不可能处理好这些例外事件,因为CPU不可能一直不间断地查询是否有电源掉电,是否发生了硬件故障,如果这样,计算机就什么事也干不了了。

  采用中断方式,当出现例外事件时,就向CPU发出中断服务请求,CPU可以立即停止执行现行程序,及时处理这些例外事件,避免发生计算错误,或造成更大的损失。

  3.实现实时处理

  在实时控制系统中,处理机必须及时响应外部请求,及时处理,否则,可能丢失数据或造成无法弥补的损失。例如,在过程控制中,当出现温度过高、压力过大的情况时,处理机只有通过中断系统才能及时响应并给予处理。

  4.实现人机联系

  在计算机工作过程中,我们经常需要了解机器的工作状态,给机器发出各种各样的命令,干预机器的运算过程,抽查中间运算结果等。通常,人们通过键盘、鼠标、或其他终端设备来干预计算机的工作,但是,无论采用何种外部设备,必须通过中断方式才能实现。

  5.实现用户程序与操作系统的联系 

  一般处理机至少有两种工作状态,当处理机执行管理程序时为管态(或成为系统态、特权态等),当处理机执行用户程序时为目态(或成为用户态)。用户程序必须通过执行访问管理程序的专用指令才能进入操作系统,以完成所要求的管理功能,完成之后再返回到用户程序继续执行,而这一过程必须通过中断系统来实现。

  6.实现多道程序并行执行

  目前的绝大多数操作系统均为多任务操作系统,在一个单处理机的计算机系统中,可以有多道程序并行执行。从一道程序切换到另外一道程序,必须通过中断系统才能实现。

  7.在多处理机系统中,实现处理机之间的联系 

  在多处理机系统中,各个处理机之间的通信和任务切换都要通过中断系统来实现。当外部设备的数量比较多时,也可以通过中断系统把外部设备分配到各个处理机中分别管理。

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发布:YRW | 分类:个人日志 | Tags:中断  操作系统  

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