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中断（interrupt）、异常（exception）、陷入（trap）

2024-07-06 22:53:49   227人阅读

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中断：是为了设备与CPU之间的通信。典型的有如服务请求，任务完成提醒等。比如我们熟知的时钟中断，硬盘读写服务请求中断。中断的发生与系统处在用户态还是在内核态无关，只决定于EFLAGS寄存器的一个标志位。我们熟悉的sti, cli两条指令就是用来设置这个标志位，然后决定是否允许中断。在单个CPU的系统中，这也是保护临界区的一种简便方法。中断是异步的，因为从逻辑上来说，中断的产生与当前正在执行的进程无关。事实上，中断是如此有用，Linux用它来统计时钟，进行硬盘读写等。
异常：异常是由当前正在执行的进程产生。异常包括很多方面，有出错（fault），有陷入（trap），也有可编程异常（programmable exception）。出错（fault）和陷入（trap）最重要的一点区别是他们发生时所保存的EIP值的不同。出错（fault）保存的EIP指向触发异常的那条指令；而陷入（trap）保存的EIP指向触发异常的那条指令的下一条指令。因此，当从异常返回时，出错（fault）会重新执行那条指令；而陷入（trap）就不会重新执行。这一点实际上也是相当重要的，比如我们熟悉的缺页异常（page fault），由于是fault，所以当缺页异常处理完成之后，还会去尝试重新执行那条触发异常的指令（那时多半情况是不再缺页）。陷入的最主要的应用是在调试中，被调试的进程遇到你设置的断点，会停下来等待你的处理，等到你让其重新执行了，它当然不会再去执行已经执行过的断点指令。
可编程中断：这类中断可由编程者用int指令来触发。在Linux中，使用了一个，也是唯一的一个可编程中断，就是int 0x80系统调用。硬件对可编程中断的处理与对trap的处理类似，即从这类异常返回时也是返回到触发异常的下一条指令。关于可编程中断，还有另外一种说法：软件中断（software interrupt），其实是一个意思.
 
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 interrup即外中断，指来自处理机和内存外部的中断，包括 I/O 设备发出的 I/O中断、外部信号中断、各种定时器引起的时钟中断以及调试程序中设置的断点等引起的调试中断等。

trap即内中断，主要指在处理机和内存内部产生的中断。它包括程序运算引起的各种错误。软中断是通信进程之间用来模拟硬中断的一种信号通信方式。

中断和陷阱的主要区别：

1 、陷阱通常由处理机正在执行的现行指令引起，而中断则是由与现行指令无关的中断源引起的。

2 、陷阱处理程序提供的服务为当前进程所用，而中断处理程序提供的服务则不是为了当前进程的。

3 、CPU 在执行完一条指令之后，下一条指令开始之前响应中断，而在一条指令执行中也可以响应陷阱。

4 、在有的系统中，陷入处理程序被规定在各自的进程上下文中执行，而中断处理程序则在系统上下文中执行。

软中断与硬中断的比较：

相同点：其中断源发中断请求或软中断信号后， CPU 或接收进程在适当的时机自动进行中断处理或完成软中断信号所对应的功能。

不同点：接收软中断信号的进程不一定正好在接收时占有处理机，而相应的处理必须等到该接收进程得到处理机之后才能进行。

也有人说trap是软件引起的中断，就是所谓的软中断，比如汇编语言里int指令就是引起了一个软中断；而有硬件管脚发起的中断叫硬中断。这样看来，trap是中断的一种。


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