[ os ] Interrupt（中斷）處理機制

 作者  ie945167 (龍蝦)                                      站內  Lobster
 標題  [ os ] Interrupt（中斷）處理機制
 時間  2011/02/26 Sat 15:18:44
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參考網址：
http://tw.myblog.yahoo.com/chimei-015/article?mid=189&next=178&l=f&fid=16

□ Interrupt（中斷）處理機制
為了快速處理常見的中斷，OS 給予一個表格，儲存中斷服務函式的進入點，如果有中斷
發生，可以快速查表，找到要服務的函式，此表格稱之為中斷處理（Interrupt Handler）
，通常都置於記憶體開始的地方。每個中斷事件會提供一小段程式去服務此中斷，稱之為
中斷服務常式（Interrupt Service Routine; ISR）。而中斷向量（Interrupt vector）
是一個由00H 到FFH 的數字，用來判斷中斷的種類。

● Interrupt 的種類
  I. External Interrupt（外部中斷）: CPU 外的週邊元件所引起的。
                                   （I/O Complete Interrupt, I/O Device error）
  II. Internal Interrupt（內部中斷）:不合法的用法所引起的。
                                    （Debug、Divide-by-zero、overflow）
  III. Software Interrupt（軟體中斷)：使用者程式在執行時，若需要OS 提供服務時
                                       ，會藉由System Call 來呼叫OS 執行對應的
                                       service routine，完成服務請求後，再將結
                                       果傳回給使用者程式。

● Interrupt 的處理流程
Setps
  1.  暫停目前process 之執行。
  2.  保存此process 當時執行狀況。
  3.  OS 會根據Interrupt ID 查尋Interrupt vector。
  4.  取得ISR（Interrupt Service Routine）的起始位址。
  5.  ISR 執行。
  6.  ISR 執行完成，回到原先中斷前的執行。



□ I/O 結構
● Synchronous I/O（同步式I/O）
        當I/O 啟動時，直到I/O 完成，控制權才交回給使用者程式。

        優點：一個時間內最多只有一個I/O 要求，如此當中斷發生時，
              OS 就知道是那個Device 引發的中斷。
● Asynchronous I/O（非同步式I/O）
        當I/O 啟動後，之即將控制權交回給使用者程式，而不必等待I/O Complete，
        如此，在同一段時間內，可以有許多I/O 請求同時發生。

        優點：允許並行的I/O 處理。



□ I/O 運作處理方式

● Polling I/O（詢問式I/O）：又稱為Busy-waiting I/O、Program I/O。
Steps
  1.  發出I/O 要求給CPU（OS）
  2.  CPU 設定I/O commands 給I/O Device controller。
  3.  I/O Device 運作執行。
  4.  PA 等待 I/O 完成。
  5.  PB 取得CPU 執行，但CPU 實際上沒有專屬於PB 執行。
  6.  CPU 仍不斷地去詢問I/O Device 其交付的I/O 工作完成與否。
缺點
    CPU 表面是Busy，但實際上是在等待I/O 完成，花費大量時間在I/O
    運作的監督，真正用於process 的執行時間（execution time）不多。

● Interrupt I/O（中斷式I/O）
Steps
  1.  發出I/O 要求給CPU（OS）。
  2.  CPU 設定I/O commands 給I/O Device controller。
  3.  I/O Device 運作執行。
  4.  PA 等待 I/O 完成。
  5.  PB 取得CPU 執行。
  6.  當I/O 運作完成，則I/O 會發出一個「I/O Complete Interrupt」（I/O完成中斷
      ）通知OS。
  7.  OS 暫停目前process 的執行。
  8.  OS根據Interrupt ID 去查詢Interrupt vector，取出對應的ISR（Interrupt
      Service Routine）的起始位址。
  9.  CPU 執行ISR。
  10. ISR 執行完畢，OS 通知PA 其I/O 要求完成，將PA 的狀態改成Ready。
  11. 由CPU 排班挑選process 執行。

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                   技巧不是問題
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