浅谈操作系统中断和异常

在操作系统中，引入核心态和用户态这两种工作状态后，需要考虑这两种状态之间如何切换。

操作系统内核工作在核心态，而用户程序工作在用户态。

操作系统不允许用户程序实现核心态的功能，而它们又必须使用这些功能。因此，需要实现从用户态进入核心态。

在操作系统中，实现从用户态进入核心态的唯一途径就是通过中断或异常。当中断或异常发生时，运行用户态的CPU会立即进入核心态，这是通过硬件实现的。

1、中断(Interruption)

中断是指计算机在执行期间，系统内发生任何非寻常的或非预期的急需处理事件，使得CPU暂时中断当前正在执行的程序而转去执行相应的事件处理程序，待处理完毕后又返回原来被中断处继续执行或调度新的进程执行的过程。

引起中断发生的事件被称为中断源。

中断源向CPU发出的请求中断处理信号称为中断请求。

CPU收到中断请求后转到相应的事件处理程序称为中断响应。 

中断也称外中断，指来自CPU执行指令以外的事件的发生，如设备发出的I/O结束中断，表示设备输入/输出处理已经完成而希望处理机能够向设备发下一个输入/输出请求，同时让完成输入/输出后的程序继续运行；时钟中断，表示一个固定的时间片已到，让处理机处理计时、启动定时运行的任务等。中断通常与当前处理机运行的程序无关。

2、异常(Exception)

异常也称内中断、例外或陷入(Trap)，指源自CPU执行指令内部的事件的发生，如程序的非法操作码、地址越界、算术溢出、虚存系统的缺页以及专门的陷入指令等引起的事件。

对异常的处理一般要依赖于当前程序的运行现场，而且异常不能被屏蔽，一旦出现应立即处理。