操作系统OS—中断机制全面解析
*建议先阅读文章【操作系统OS-大型计算机系统】,更容易理解中断机制
一.如何读写数据
CPU如何与IO设备之间协调来读取数据：
- 每个设备控制器（Device Controller）负责一个特殊的设备
- 每个设备控制器（Device Controller）有一个自己的缓冲区（Buffer）
- I/O是从设备中读取信息到Buffer，CPU再从Buffer中读取数据
- 设备控制器中的Buffer存在的意义是，因为CPU处理速度很快，IO提前先把资料放到Buffer中，CPU直接从Buffer中找资料，这样可以节省时间并且提高效率
- 设备控制器中会有Status register和Data register
- Status register来查看CPU是否处于忙碌状态
- Data register：先将资料写到register再写到Buffer
二.最简单的控制IO方法
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#define OUT_CHAR 0x1000表示设备控制器中的Data register -
#define OUT_STATUS 0x1001表示设备控制器中的Status register -
While（peek(OUT_STATUS)!=0）从这里可以看出，只有不断地检查CPU的状态(空闲或忙碌）才能知道是否可以进行IO读取操作 - 实质CPU也是在一直工作，无法从IO中脱身
这就相当于，一个人在厨房烧水，只能一直看着这壶水烧开之后才能离开，如果烧开了没有拿走水壶，溢出的水可能浇灭煤气，引起其他的事故。在水壶边守着的时候，如果突然有其他的紧急事情要做，可能就无法脱身。
CPU也是如此，当CPU全身心投入到IO操作中，其他的程序将无法进行，拖慢了整个进程的效率，CPU的效率也大大下降。
如果，我们定一个闹钟，十分钟之后叫我来厨房把烧开的水壶拿走，在这十分钟内，CPU可以去处理其他的事情而不是在厨房一直看着水是否烧开。这样就能大大提高CPU运行效率。
这个“闹钟”，就是操作系统中的中断机制。
三.中断机制 Interrupt
- 上面的蓝线表示CPU的操作进程，往下走的线代表在处理IO的事情，没有变化的横线表示CPU在做自己的事情
- 下面的蓝线表示IO设备，idle表示IO处于空闲状态，transferring表示IO处于工作状态
- 当IO设备处于transferring的状态下时，比如表示在填满设备控制器的Buffer时，CPU一直处于横线状态，表示CPU在做自己的事情；当IO设备填满Buffer，给CPU发送中断指令，CPU立刻离开自己的工作，进入到IO操作中。接着又回到了自己的事情中（横线状态）。