操作系统原理，中断/异常机制，作用，概念，特点，引入原因，事件由中断和异常组成，常见的中断与异常类型，内中断外中断

操作系统原理，中断/异常机制，作用，概念，特点，引入原因，事件由中断和异常组成，常见的中断与异常类型，内中断外中断

一、中断/异常机制对操作系统非常重要，类似汽车的发动机，飞机引擎，可以理解为：操作系统是“中断驱动”或者“事件驱动”的。
作用：
1、及时处理设备发来的中断请求
2、使OS捕获用户程序提出的服务请求
3、防止用户程序执行过程种的破坏性活动
4、和其他很多事。。。

二、中断/异常的概念：
CPU对系统发生的某个事件做出的反应。
当事件发生后，CPU中断正在执行的程序，保留现场后自动转去执行相应事件的处理程序，处理完成后返回断点继续执行被打断的程序。
事件的发生改变了处理器的控制流。

三、中断/异常特点：
1、中断和异常时随机发生的，
2、是由CPU自动处理的，由硬件完成整个控制流的转移动作。
3、是可恢复的，被打断的程序会在以后的某个时刻继续进行。

四、引入中断和异常的原因：
1、中断的引入：是为了支持CPU和设备之间的并行操作
当CPU启动设备进行输入输出后，设备就可以自动进行工作，CPU转去处理与此次输入输出不相关的事情；设备完成了输入输出后，向CPU发中断，报告此次输入输出的结果，让CPU决定如何处理以后的事情。
2、异常的引入：表示CPU执行指令时本身出现的问题
如算术溢出，除0，取数时的奇偶错，访存地址时越界或执行了“陷入指令”等，这时的硬件改变了CPU当前的执行流程，转到相应的错误处理程序或异常处理程序或执行系统调用。
3、中断和异常实际上是一回事，只是因为引发的原因不同而分开讨论，本质上都可以视为中断。

五、事件：
事件由中断（外中断）和异常（内中断）组成：
常见的中断包括（外中断）：从CPU外部到来的中断，是运行中的程序所不期望的
1、IO中断：键盘上按下按键进行输入。
2、时钟中断：定时器到点，CPU时间片到点。
3、硬件故障中断：笔记本电脑快没电了警报。

六、常见的异常包括（内中断）：从CPU内部出现的中断，由正在执行的程序引发
1、系统调用
2、页故障/页错误，如要执行的代码未读入内存
3、保护性异常，将一块空间标志为只读，然后进行写操作，就会触发保护性异常，或访问越界
4、断点指令，使用断点调试进程时产生的异常
5、其他程序性异常（如算术溢出什么的）

七、中断（外中断），异常（内中断）分为三种，分别是陷入，故障，终止
1、中断interrupt，来自IO设备、其他硬件，异步到来，总是返回到下一条指令
2、陷入trap，有意安排的，同步，返回到下一条指令
3、故障fault，可恢复的错误，同步，返回到当前指令
4、终止abort，不可恢复的错误，同步，不会返回