深入理解中断：内部、外部、软件与硬件中断的区分

"本文档详细介绍了中断的相关知识，包括中断的起源、中断与异常、陷阱之间的区别和联系，以及中断的多种分类，如内部中断、外部中断、软件中断、硬件中断、向量中断、非向量中断和可屏蔽中断、非可屏蔽中断。作者通过实例解析了各类中断的特点，并提供了中断、异常和陷阱之间的关系图。" 正文： 中断是计算机系统中一种重要的机制，它允许CPU在执行当前任务时，能够响应来自外部或内部的紧急事件，暂停当前任务并转而处理这些事件，处理完后再恢复原先的任务。中断的引入解决了CPU执行速度远快于外设操作速度的问题，使得CPU能够高效地进行多任务处理。 2.1.2. 为何要有中断 在中断出现之前，CPU必须等待外设完成操作才能进行下一步，这大大降低了系统的效率。中断机制的出现使得CPU可以先执行其他任务，待外设准备就绪后再进行数据交换，提高了系统响应速度。 2.2. 中断和异常，陷阱的区别和联系 - 中断（Interrupt）通常是外部设备或系统硬件引发的，比如键盘输入、定时器溢出等，它们是系统级的事件。 - 异常（Exception）通常由非法操作或者错误状态引起，如除零错误、内存访问越界等，这些情况需要立即处理，以防止系统崩溃。 - 陷阱（Trap）是程序执行中的请求，通常是软件触发的，例如系统调用，用于执行特权操作。 2.2.4. 中断和异常，陷阱的区别和联系 中断、异常和陷阱都是程序执行的中断，但中断通常与硬件事件相关，异常是系统对错误的响应，而陷阱是程序有意的行为，如调用操作系统服务。 2.3. 中断的分类 - 内部中断（Internal Interrupt）源自CPU内部，如时钟中断。 - 外部中断（External Interrupt）源自CPU外部，如键盘输入或I/O设备完成操作。 - 软件中断（Software Interrupt）由软件指令触发，如操作系统指令。 - 硬件中断（Hardware Interrupt）由硬件设备触发。 - 向量中断（Vector Interrupt）有预定义的中断处理程序地址，简化了中断处理流程。 - 非向量中断（Non-Vector Interrupt）没有预定义的中断处理地址，需要在中断处理中查找处理程序地址。 - 可屏蔽中断（Maskable Interrupt）可以通过设置中断屏蔽位来禁止，例如在CPU繁忙时可以忽略某些中断。 - 非可屏蔽中断（Non-Maskable Interrupt，NMI）无法被屏蔽，一旦发生必须立即处理，如电源故障。 中断处理的过程通常包括保存现场、执行中断处理程序和恢复现场。对于向量中断，处理程序地址和处理过程的初始信息通常存储在一个称为中断向量表的地方，简化了中断处理。非向量中断则需要更复杂的机制来确定处理程序的位置。 总结，中断机制在现代计算机系统中起着至关重要的作用，它允许系统灵活地处理各种事件，同时保持高效运行。理解中断的分类和工作原理对于系统设计和调试至关重要。本文档提供的详细解释和实例分析有助于深入理解中断系统的工作机制。