一、為什麼要引入中斷？

• 任何作業系統核心的核心任務，都包含有對連線到計算機上的硬體裝置進行有效管理，如硬碟、藍光碟機、鍵盤、滑鼠、3D 處理器，以及無線電等。而想要管理這些裝置，首先要能和它們互通音信才行。眾所周知，處理器的速度跟外圍硬體裝置的速度往往不在一個數量級上，因此，如果核心採取讓處理器向硬體發出一個請求，然後專門等待迴應的辦法，顯然差強人意。既然硬體的響應這麼慢，那麼核心就應該在此期間處理其他事務，等到硬體真正完成了請求的操作之後，再回過頭來對它進行處理
• 那麼到底如何讓處理器和這些外部裝置能協同工作，且不會降低機器的整體效能呢？輪詢 (polling) 可能會是一種解決辦法。它可以讓核心定期對裝置的狀態進行查詢，然後做出相應的處理。不過這種方法很可能會讓核心做不少無用功，因為無論硬體裝置是正在忙碌著完成任務還是已經大功告成，輪詢總會週期性地重複執行
• 更好的辦法是由我們來提供一種機制，讓硬體在需要的時候再向核心發出訊號（變核心主動為硬體主動）。這就是中斷機制

二、中斷

• 中斷使得硬體得以發出通知給處理器。例如，在你敲擊鍵盤的時候，鍵盤控制器（控制鍵盤的硬體裝置）會傳送一箇中斷，通知作業系統有鍵按下
• 中斷本質上是一種特殊的電訊號，由硬 件裝置發向處理器。處理器接收到中斷後，會馬上向作業系統反映此訊號的到來，然後就由作業系統負責處理這些新到來的資料。硬體裝置生成中斷的時候並不考慮與處理器的時鐘同步——換句話說就是中斷隨時可以產生。因此，核心隨時可能因為新到來的中斷而被打斷

中斷的物理本質——電訊號

• 從物理學的角度看，中斷是一種電訊號，由硬體裝置生成，並直接送入中斷控制器的輸入引腳中——中斷控制器是個簡單的電子晶片，其作用是將多路中斷管線，採用複用技術只通過一個和處理器相連線的管線與處理器通訊
• 當接收到一箇中斷後，中斷控制器會給處理器傳送一個電訊號。處理器一經檢測到此訊號，便中斷自己的當前工作轉而處理中斷。此後，處理器會通知作業系統已經產生中斷，這樣，作業系統就可以對這個中斷進行適當地處理了

三、中斷號（IRQ）

• 不同的裝置對應的中斷不同，而每個中斷都通過一個唯一的數字標誌。因此，來自鍵盤的中斷就有別於來自硬碟的中斷，從而使得作業系統能夠對中斷進行區分，並知道哪個硬體裝置產生了哪個中斷。這樣，作業系統才能給不同的中斷提供對應的中斷處理程式
• 這些中斷值通常被稱為中斷請求（IRQ）線。每個IRQ線都會被關聯一個數值量一一例如，在經典的PC機上，IRQ 0是時鐘中斷，而 IRQ 1是鍵盤中斷
• 但並非所有的中斷號都是這樣嚴格定義的。例如，對於連線在PCI匯流排上的裝置而言，中斷是動態分配的。而且其他非PC的體系結構也具有動態分配可用中斷的特性
• 重點在於特定的中斷總是與特定的裝置相關聯，並且核心要知道這些資訊
• 實際上，硬體發出中斷是為了引起核心的關注，例如：嗨 ，我有新的按鍵等待處理呢，讀取並處理這些調皮鬼吧！

四、中斷與異常的關係與區別

• 在作業系統中，討論中斷就不能不提及異常
• 異常與中斷不同，它在產生時必須考慮與處理器時鐘同步。實際上，異常也常常稱為同步中斷。在處理器執行到由於程式設計失誤而導致的錯誤指令（如被除0除）的時候，或者是在執行期間出現特殊情況（如缺頁），必須靠核心來處理的時候，處理器就會產生一個異常。因為許多處理器體系結構處理異常與處理中斷的方式類似，因此，核心對它們的處理也很類似
• 本人的這些文章對中斷（由硬體產生的非同步中斷）的討論，大部分也適合於異常（由處理器本身產生的同步中斷）
• 你已經熟悉一種異常：在前面講述系統呼叫的時候（https://blog.csdn.net/qq_41453285/article/details/103802375）已經提過，在x86體系結構上如何通過軟中斷實現系統呼叫，那就是陷入核心，然後引起一種特殊的異常——系統呼叫處理程式異常。你會看到，中斷的工作方式與之類似，其差異只在於中斷是由硬體而不是軟體引起的

五、中斷處理程式

• 見文章：https://blog.csdn.net/qq_41453285/article/details/103945123

六、中斷上下文、中斷處理機制的實現

• 見文章：https://blog.csdn.net/qq_41453285/article/details/103947215

七、中斷控制

• 見文章：https://blog.csdn.net/qq_41453285/article/details/103947225