操作系统运行环境——中断与异常PPT

中断与异常是操作系统中的一个重要概念，它们都是用来处理和响应系统中断或异常事件的方式。在多任务系统中，中断和异常的处理是操作系统实现并发和并行的基础。中断...

中断与异常是操作系统中的一个重要概念，它们都是用来处理和响应系统中断或异常事件的方式。在多任务系统中，中断和异常的处理是操作系统实现并发和并行的基础。中断中断是计算机系统中一种重要的机制，用于处理和响应硬件设备事件。当硬件设备完成一项任务或检测到某种事件时，会通过中断请求通知CPU。CPU在执行指令时，如果接收到中断请求，会暂时停止当前任务的执行，保存现场信息，然后跳转到特定的中断处理程序（中断服务例程）处处理该事件。处理完毕后，CPU会恢复现场信息，并继续执行之前被中断的任务。中断处理流程中断请求当硬件设备发生特定事件时，向CPU发出中断请求中断识别CPU根据中断请求，识别出相应的中断源保存现场CPU暂停当前任务的执行，将当前寄存器的值保存到栈中，以便恢复现场后继续执行跳转到中断处理程序CPU将程序计数器（PC）和栈指针（SP）的值保存到寄存器中，然后跳转到相应的中断处理程序中断处理程序处理中断事件，完成相应的操作恢复现场中断处理程序执行完毕后，CPU将栈中的值恢复到寄存器中，以便继续执行之前被中断的任务继续执行CPU恢复之前被中断的任务，继续执行中断的分类硬件中断由硬件设备的中断请求引起的中断，如磁盘读写、键盘输入等软件中断由软件程序引起的中断，如系统调用、时钟中断等故障在程序执行过程中发生错误或异常事件时产生的中断，如除以0、访问越界等陷阱由软件程序主动发起的异常事件，如系统调用、断点调试等异常异常是指在程序执行过程中发生的意外事件或错误。异常通常分为错误和异常两种类型。错误是指程序在正常运行过程中发生的问题，而异常则是由于程序或操作系统的问题导致的意外事件。异常处理流程异常触发当程序执行到特定语句或指令时，触发异常事件异常识别CPU根据异常事件的类型，识别出相应的异常类型异常处理程序CPU根据异常类型查找相应的异常处理程序，如果存在该异常的处理程序，则执行相应的操作；否则，按照默认的异常处理方式处理该异常恢复执行处理程序执行完毕后，CPU将回到触发异常的语句或指令处，继续执行。如果该异常类型需要特别处理（例如：重启、报告错误等），则按照特定的方式进行处理异常的分类算术溢出在进行数学运算时发生溢出，如加法溢出、乘法溢出等非法指令试图执行非法的指令或者不支持的指令内存访问越界访问超出分配给程序的内存范围时发生越界访问保护机制违例试图执行特定操作时发生保护机制违例，如特权指令、访问受保护的内存等硬件故障硬件设备出现故障或者电源故障等I/O错误输入/输出过程中发生的错误，如读写文件失败、设备不可用等栈溢出程序使用过多的栈空间导致栈溢出无定义操作试图执行未定义的操作或者无效的操作其他异常其他未列出的异常类型中断与异常的比较中断和异常都是处理计算机系统中断或异常事件的方式，但它们之间存在一些区别：触发条件不同中断是硬件设备事件或者系统定时器事件触发；而异常则是程序执行到特定语句或指令时触发处理方式不同中断处理程序是由操作系统设计和实现的；而异常处理程序则是由程序员在编写程序时设计和实现的。在中断处理过程中，CPU会自动保存现场信息并跳转到中断处理程序；而在异常处理过程中，CPU根据异常类型查找相应的异常处理程序并执行相应的操作，不会自动保存现场信息。另外，中断可以被屏蔽（maskable interrupt），而异常则不能被屏蔽处理范围不同中断处理程序通常用于处理外部设备的输入/输出操作；而异常处理程序通常用于处理程序内部的错误或异常事件。因此，中断处理通常涉及到硬件设备和操作系统之间的交互；而异常处理则通常