图解中断 | 中断从产生到消失的一生

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中断系统是现代PC的基础架构之一。中断处理在操作系统也具有举足轻重的作用 。

中断处理，伴随着软硬件的协同，伴随着外设与CPU的传递，伴随着内核栈和用户栈的切换，下面我们就看一下中断短暂而充实的一生。

以上是从设备触发到中断处理函数处理完毕的整个流程，为了看到中断处理的全貌，我们隐藏了一些实现细节，具体的细节以后再单独描述。

下面对每个调节进行简单的描述。

从设备到APIC

外部中断的发起者是设备，设备通过电平触发IRQ信号线产生一个中断。

检测到中断信号后，IOAPIC使用写内存的方式把中断信息发送到系统总线上。

LAPIC接收到中断信息后把中断能否发送给CPU处理。

CPU内部

CPU感知到中断线后，从LAPIC上接收中断号。

切换到内核栈。保存当前进程栈，例如在X86上会保存SS, ESP, EFLAGS, CS, EIP以及错误码。

然后通过IDTR寄存器和中断号找到中断服务程序的入口。

中断处理程序

一般把中断处理分为两个半部：中断处理程序是上半部（top half）和下半部（bottom half）。

上半部立会即执行，只做有严格时限的工作，例如对接收的中断进行应答或复位硬件，这些工作都是在所有中断被禁止的情况下完成的。

能够被允许稍后完成的工作会推迟到下半部（bottom half)去做。

从中断处理返回到CPU

恢复之前保存的flag和寄存器状态，恢复之前运行的进程。

再到中断处理程序

运行中断处理程序的下半部，把中断任务执行完成。

上面为了看到中断处理的全貌，我们隐藏了一些实现细节，具体的细节后面会在单独描述。

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