IO中断原理浅析

devtools/2024/9/23 1:25:45/

什么是中断

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无中断的情况

有中断的情况

什么是中断

中断是指，在程序运行过程中，系统出现一个必须由CPU立即处理的情况，此时CPU暂时中止程序的执行转而处理这个新情况的过程叫做中断。

IO%E4%B8%AD%E6%96%AD">什么是IO中断

I/O中断通过中断处理器执行中断操作。当外部设备的I/O模块准备好时，它会发送给CPU一个中断信号，CPU则会“立即”做出响应，暂停当前程序的处理去服务该I/O设备的程序。

无中断的情况

1）当我们程序需要从硬盘读取一个文件时，会先检查内核缓存中是否有数据，若没有数据，则执行实际I/O操作。在I/O操作执行时，我们的用户线程将阻塞等待数据从硬盘写到内存中。对于用户来说线程是被阻塞的。
2）在实际的I/O操作过程中，若没有中断操作，CPU会不断轮询检查I/O操作是否完成，若I/O操作没有完成则继续调度其他线程，过一会儿再来检查。若操作完成，CPU将线程加入到线程就绪队列中并恢复线程上下文信息。
3）线程处于就绪队列，可以被操作系统调度从而继续执行读操作，此时会将数据从操作系统内核缓存读取到用户缓存中。

有中断的情况

1）当我们程序需要从硬盘读取一个文件时，会先检查内核缓存中是否有数据，若没有数据，则执行实际I/O操作。在I/O操作执行时，我们的用户线程将阻塞等待数据从硬盘写到内存中。对于用户来说线程是被阻塞的。
2）在实际的I/O操作过程中，CPU向I/O模块(DMA控制器)发送读指令，然后就去调度其他线程。
3）当I/O模块(DMA控制器)I/O执行完成后，会产生中断信号在通知CPU，CPU将线程加入到线程就绪队列中并恢复线程上下文信息。
4）线程处于就绪队列，可以被操作系统调度从而继续执行读操作，此时会将数据从操作系统内核缓存读取到用户缓存中。