Linux硬件中断(IRQ)的基础知识

目录

      • 一、中断的概念
        • 1.1 什么是硬件中断
        • 1.2 中断类型
      • 二、中断处理的工作原理
        • 2.1 中断请求
        • 2.2 中断向量
        • 2.3 中断服务例程(ISR)
        • 2.4 上下文切换
        • 2.5 中断处理
        • 2.6 任务恢复
      • 三、中断处理的编程
        • 3.1 注册中断处理函数
        • 3.2 注销中断处理函数
      • 四、中断和系统性能
        • 4.1 中断风暴
        • 4.2 IRQ亲和性
        • 4.3 软中断和任务调度
      • 五、总结

在Linux系统中,硬件中断(IRQ,Interrupt Request)是一种机制,允许硬件设备通知CPU有紧急事件需要处理。中断是现代操作系统中任务调度和事件响应的关键组件。在本文中,我们将探讨Linux中的硬件中断基础知识,包括中断的工作原理、如何处理中断,以及中断和系统性能之间的关系。

一、中断的概念

1.1 什么是硬件中断

硬件中断是一种信号,由外部设备(如网络适配器、硬盘、键盘等)发送到CPU,以通知有事件需要处理。中断允许设备在需要时打断CPU的当前工作,迫使其立即处理更高优先级的任务。

1.2 中断类型
  • 同步中断:这类中断通常称为异常,是程序执行的结果,如除零错误、无效内存访问等。
  • 异步中断:这类中断是由外部事件引起的,通常不由当前执行的代码直接引发,如硬件中断。

二、中断处理的工作原理

2.1 中断请求

当设备发生事件(如接收到数据包)时,它会发送一个中断请求到中断控制器,然后中断控制器会将该请求传递给CPU。

2.2 中断向量

每个中断源都被分配一个唯一的中断向量,这是中断描述符表(IDT)中的索引,该表存储了中断服务例程(ISR)的地址。

2.3

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