人物探究硬中断和软中断原理与区别总线协议解析

  • 学术交流
  • 2025年02月08日
  • 从本质上来讲,中断是一种电信号,当设备有某种事件发生时,它就会产生中断,通过总线把电信号发送给处理器。若中断的线是激活的,中断就把电信号发送给处理器的某个特定引脚。处理器于是立即停止自己正在做的事,跳到中断处理程序的入口点,进行中断处理。 硬中断由与系统相连的外设(比如网卡、硬盘)自动产生的。主要是用来通知操作系统系统外设状态的变化。比如当网卡收到数据包的时候,就会发出一个中断

人物探究硬中断和软中断原理与区别总线协议解析

从本质上来讲,中断是一种电信号,当设备有某种事件发生时,它就会产生中断,通过总线把电信号发送给处理器。若中断的线是激活的,中断就把电信号发送给处理器的某个特定引脚。处理器于是立即停止自己正在做的事,跳到中断处理程序的入口点,进行中断处理。

硬中断由与系统相连的外设(比如网卡、硬盘)自动产生的。主要是用来通知操作系统系统外设状态的变化。比如当网卡收到数据包的时候,就会发出一个中断。我们通常所说的“middle”中的“interrupt”指的是硬件产生的一个请求,这个请求要求CPU暂停当前执行任务,并转而去执行一个新的任务。在多核心CPU架构下,只有一颗核心可以响应这个请求。

软中断为了满足实时系统对速度要求高的情况,将那些需要花费一些时间去处理但不影响其他进程正常运行的情况放到软中的地方进行延后完成。而这些工作实际上是由当前正在运行进程生成并且被调度器调度实现。这意味着它们不是直接由CPU触发,而是在CPU在执行其他工作之前或之后的一段时间内被触发。

对于实时性较低或非实时性的I/O操作,如磁盘读写等,可以通过软机制延迟至合适的时候再执行,以避免长时间阻塞主流程。此类操作通常不会阻塞整个过程,因为它们可以在不同的进程之间切换,从而提高效率。

另外,在Linux下,对于需要快速响应但又不能立即完成的事情,也可以使用softirq机制,比如网络接口卡收到的数据包数量超过了预定的阈值,但尚未将其完全传输完毕,这时候就可以通过softirq机制来异步地继续传输剩余数据包,而不必让主流程因为这个原因而等待,不然可能会导致整体性能问题。

因此,我们看到两者最大的不同之处在于:硬件提供了直接进入OS层面的访问方式,而软件则依赖于现有的内核API和调度策略以实现功能分离和优先级管理。但这两个都是为了确保计算机资源得到充分利用,同时也能保证各种服务能够及时、高效地响应用户输入和外部事件,从而提升用户体验以及整个系统稳定性。

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