Linux被中断的系统如何调用详解

在Linux操作系统中，中断是一种非常重要的机制，它允许硬件设备在不需要CPU干预的情况下直接与内存进行数据交换，当硬件设备需要CPU的注意时，它会通过发送一个中断信号来触发一个中断，CPU会暂停当前的任务，转而处理这个中断，处理完中断后，CPU会返回到被中断的任务继续执行，这种机制使得CPU可以同时处理多个任务，提高了系统的性能和响应速度。

在Linux系统中，中断的处理主要涉及到以下几个步骤：

1、中断请求：当硬件设备需要CPU的注意时，它会通过发送一个中断请求信号来触发一个中断，这个信号会被发送到CPU的INTR（Interrupt Request）引脚。

2、中断确认：CPU接收到中断请求信号后，会暂停当前的任务，并保存当前的程序计数器（PC）和处理器状态寄存器（PSR）的值，CPU会发送一个INTA（Interrupt Acknowledge）信号给硬件设备，表示已经接收到中断请求。

3、中断处理：CPU会根据中断类型码（INT）来确定是哪个设备发出的中断请求，并跳转到相应的中断处理程序进行处理，在中断处理程序中，CPU会读取硬件设备的状态信息，并根据需要执行一些操作，如读取或写入数据等。

4、中断返回：当中断处理完成后，CPU会恢复之前保存的程序计数器和处理器状态寄存器的值，并跳转回被中断的任务继续执行。

在Linux系统中，中断的处理主要依赖于内核中的中断处理子系统，这个子系统包括以下几个部分：

1、中断控制器：负责管理和处理所有的硬件中断，它会根据硬件设备的中断请求信号，生成相应的中断向量表项，并将中断请求转发给内核的中断处理程序。

2、中断描述符表（IDT）：是一个包含所有中断向量表项的数据结构，每个中断向量表项都对应一个中断处理程序的入口地址，当中断控制器收到一个中断请求时，它会查找IDT中对应的中断向量表项，并将CPU的控制权转移到该入口地址。

3、中断处理程序：是一组用于处理各种硬件中断的函数，这些函数通常被定义为内核中的汇编语言代码或C语言代码，当CPU跳转到某个中断处理程序时，它会执行该程序中的指令来处理硬件设备的中断请求。

4、中断屏蔽寄存器：用于控制对某些硬件设备的中断请求是否进行屏蔽，当某个设备的中断被屏蔽时，即使该设备发出了中断请求，CPU也不会对其进行处理。

在Linux系统中，可以通过以下几种方式来调用和处理中断：

1、软中断：软中断是一种由软件发起的虚拟中断，它不依赖于硬件设备的信号，软中断通常用于实现系统调用、异常处理等功能，在Linux系统中，软中断是通过设置CPU的EFLAGS寄存器的IF位来实现的，当IF位被设置为1时，CPU会启用可屏蔽中断；当IF位被清零时，CPU会禁用可屏蔽中断。

2、硬中断：硬中断是由硬件设备发出的实际信号，硬中断通常用于通知CPU某个设备需要其注意或执行特定的操作，在Linux系统中，硬中断是通过设置CPU的INTR引脚来触发的，当INTR引脚被设置为高电平时，CPU会接收到一个硬中断请求；当INTR引脚被设置为低电平时，CPU会忽略所有的硬中断请求。

3、异常：异常是一种由CPU自身产生的特殊类型的中断，它通常用于指示某种错误或异常情况的发生，在Linux系统中，异常包括除以零、无效的内存访问、非法指令等，当发生异常时，CPU会自动跳转到一个特殊的异常处理程序进行处理。

Linux系统中的中断调用和处理是一个非常复杂的过程，涉及到多个硬件和软件组件的协同工作，通过对这个过程的和掌握，可以帮助我们更好地理解Linux系统的工作原理，并为开发和维护Linux系统提供有力的支持。

问题与解答：

1、问：在Linux系统中，如何关闭某个设备的中断？

答：在Linux系统中，可以通过修改设备的驱动程序来关闭某个设备的中断，具体来说，可以在驱动程序中将设备的IRQ号添加到设备的IRQ掩码中，从而屏蔽该设备的中断请求，这样，即使设备发出了中断请求，CPU也不会对其进行处理。

2、问：在Linux系统中，如何处理软中断？

答：在Linux系统中，软中断通常是通过系统调用或异常处理机制来触发的，当发生软中断时，CPU会自动跳转到一个特殊的软中断处理程序进行处理，在这个处理程序中，可以根据需要执行一些特定的操作，如读取或写入数据、切换进程等。