Interrupt（中斷）處理機制
□ Interrupt（中斷）處理機制
為了快速處理常見的中斷，OS 給予一個表格，儲存中斷服務函式的進入點，
如果有中斷發生，可以快速查表，找到要服務的函式，此表格稱之為中斷處
理（Interrupt Handler），通常都置於記憶體開始的地方。每個中斷事件會提供
一小段程式去服務此中斷，稱之為中斷服務常式（Interrupt Service Routine;
ISR）。而中斷向量（Interrupt vector）是一個由00H 到FFH 的數字，用來判
斷中斷的種類。
● Interrupt 的種類
I. External Interrupt（外部中斷）: CPU 外的週邊元件所引起的。
（I/O Complete Interrupt, I/O Device error）
II. Internal Interrupt（內部中斷）:不合法的用法所引起的。
（Debug、Divide-by-zero、overflow）
III. Software Interrupt（軟體中斷）：使用者程式在執行時，若需要OS 提供服
務時，會藉由System Call 來呼叫OS 執行對應的service routine，完成服務請求
後，再將結果傳回給使用者程式。
● Interrupt 的處理流程
Setps
1. 暫停目前process 之執行。
2. 保存此process 當時執行狀況。
3. OS 會根據Interrupt ID 查尋Interrupt vector。
4. 取得ISR（Interrupt Service Routine）的起始位址。
5. ISR 執行。
6. ISR 執行完成，回到原先中斷前的執行。
□ I/O 結構
● Synchronous I/O（同步式I/O）
當I/O 啟動時，直到I/O 完成，控制權才交回給使用者程式。
優點：一個時間內最多只有一個I/O 要求，如此當中斷發生時，OS 就
知道是那個Device 引發的中斷。
● Asynchronous I/O（非同步式I/O）
當I/O 啟動後，之即將控制權交回給使用者程式，而不必等待I/O
Complete，如此，在同一段時間內，可以有許多I/O 請求同時發生。
優點：允許並行的I/O 處理。
□ I/O 運作處理方式
● Polling I/O（詢問式I/O）
又稱為Busy-waiting I/O、Program I/O。
其運作處理方式如下
Steps
1. 發出I/O 要求給CPU（OS）
2. CPU 設定I/O commands 給I/O Device controller。
3. I/O Device 運作執行。
4. PA 等待 I/O 完成。
5. PB 取得CPU 執行，但CPU 實際上沒有專屬於PB 執行。
6. CPU 仍不斷地去詢問I/O Device 其交付的I/O 工作完成與否。
缺點
CPU 表面是Busy，但實際上是在等待I/O 完成，花費大量時間在I/O
運作的監督，真正用於process 的執行時間（execution time）不多。
● Interrupt I/O（中斷式I/O）
其運作處理方式如下
Steps
1. 發出I/O 要求給CPU（OS）。
2. CPU 設定I/O commands 給I/O Device controller。
3. I/O Device 運作執行。
4. PA 等待 I/O 完成。
5. PB 取得CPU 執行。
6. 當I/O 運作完成，則I/O 會發出一個「I/O Complete Interrupt」（I/O完成中斷）
通知OS。
7. OS 暫停目前process 的執行。
8. OS根據Interrupt ID 去查詢Interrupt vector，取出對應的ISR（Interrupt
Service Routine）的起始位址。
9. CPU 執行ISR。
10.ISR 執行完畢，OS 通知PA 其I/O 要求完成，將PA 的狀態改成Ready。
11.由CPU 排班挑選process 執行。
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