软中断和硬中断
数据库作业第二章第三章
第二章一、思考题1.什么是PSW，它有何作用？psw:操作系统将程序运行时的一组动态信息会聚在一起，称为程序的状态字作用：实现程序状态的保护和恢复3.为什么要把机器指令分成特权指令和非特权指令？应用程序在执行有关资源管理的机制指令时易于导致系统混乱，造成系统或用户信息被破坏，因此在多道程序设计环境中，从资源管理和控制程序执行的角度出发，必须把指令系统中的指令分成这两类。
4.试分别从中断事件的性质、来源和实现角度对其进行分类从中断事件的性质和激活的手段来说，可以分成两类：（1）强迫性中断事件强迫性中断事件不是正在运行的程序所期待的，而是由于某种事故或外部请求信息所引起的，分为：机器故障中断事件。
程序性中断事件。
外部中断事件。
输入输出中断事件。
（2）自愿性中断事件自愿性中断事件是正在运行的程序所期待的事件。
按事件来源和实现手段分类：（1）硬中断；硬中断分为外中断（中断、异步中断）和内中断（异常、同步中断）；（2）软中断；软中断分为信号和软件中断。
9.什么是系统调用？试述API、库函数及系统调用间的关系。
叙述系统调用执行流程。
由操作系统实现的所有系统调用所构成的集合即程序接口或应用编程接口(Application Programming Interface，API)。
系统调用是一种API，是应用程序同系统之间的接口。
库函数是语言本身的一部分，可以调用多个系统调用；系统调用（函数）是内核提供给应用程序的接口，属于系统的一部分，可以认为是某种内核的库函数；操作系统API是有系统调用（函数）的集合（也就是将许多的系统调用封装在了一起）。
一是编写系统调用服务例程；二是设计系统调用入口地址表，每个入口地址都指向一个系统调用的服务例程，有的还包括系统调用自带的参数个数；三是陷阱处理机制，需要开辟现场保护区，以保存发生系统调用时应用程序的处理器现场。
应用程序执行系统调用，产生中断指向内核态，进入陷阱处理程序，它将按功能查询入口地址表，并转至对应服务例程执行，完成后退出中断，返回应用程序断点继续运行。
minix操作系统的启动过程与中断机制解析
MINIX 操作系统的启动过程与中断机制解析公维冰朱文俊(兰州大学数学与统计学院，甘肃兰州730000)摘要：MINIX 操作系统是一个面向教学的操作系统，它是第一个将所有源代码免费对外公布的系统，它的这个优点就为我们学习操作系统提供了很大的方便，我们可以通过学习源代码来更深刻的学习操作系统的基本原理。
系统的分层式结构，实现方式虽然简单，但是却给出了操作系统最基本的实现结构。
我们这里通过解析代码来说明MINIX2.0操作系统的中断机制是如何实现的，包括硬件中断，软件中断和异常中断。
关键词：MINIX2.0操作系统中断机制硬中断软中断异常中图分类号：TP31介绍MINIX 操作系统是一种与UNIX 操作系统兼容的小型操作系统，它最早是由计算机科学教育家的Tanenbaum 开发的。
与UNIX 相比，MINIX 的小巧和高度的模块化使其非常适合于操作系统教程，而其源代码的公开性又为操作系统研究者提供了极大的方便。
现在流行的LINUX 操作系统就是在开放的MINIX 操作系统基础上发展起来的。
在MINIX 操作系统家族中，MINIX1.0的设计基于UNIX V7标准，而MINIX2.0的设计则基于POSIX 标准，现己升级到了MINIX3。
我们将在第二节介绍MINIX2.0操作系统的整体结构，第三节是MINIX2.0操作系统的启动过程，第四节介绍MINIX2.0操作系统的中断机制，包括硬件中断机制，软件中断机制和异常机制，第五节我们给出结论。
2MINIX2.0操作系统的整体结构MINIX2.0操作系统整体实行分层结构，如下所示：第四层：用户进程层init 进程编译器编辑器其它用户进程第三层：服务器进程层内存管理器(mm)文件系统服务器(fs)网络服务器(nets)第二层：I/O 驱动任务层内存管理驱动硬盘驱动终端驱动时钟任务其它驱动任务第一层：操作系统最底层操作系统的启动，中断处理，进程调度等以上各层中层数越低就越底层，其中低层是高层的基础，高层依赖低层实现更高级和更复杂的功能。
读完短文你还有什么不懂的地方写下你的问题并试着解决
读完短文你还有什么不懂的地方写下你的问题并试着解决在阅读完短文后，我对操作系统的内存管理、多任务调度和中断处理有一些疑问，下面我将就这三个方面的问题进行解答。
1.内存管理操作系统的内存管理是如何实现的？为什么需要虚拟内存？内存管理是操作系统中非常重要的部分，其功能是对内存进行管理和分配。
在操作系统中，内存被划分为若干个部分，包括用户内存和操作系统内存。
这些内存被划分为若干个段，每个段有一个起始地址和一个长度，用于存放程序的数据和指令。
在进行内存分配时，操作系统需要考虑内存的连续性、使用率和安全性等因素。
在分配内存时，如果内存不够用，操作系统可以采用分页和分段的方式来实现虚拟内存。
虚拟内存可以将硬盘作为内存扩展，当内存不够用时，程序可以将部分数据和指令存入硬盘，以便后续使用。
2.多任务调度操作系统如何实现多任务调度？调度算法有哪些？多任务调度是指操作系统能同时运行多个程序，通过在程序间切换来实现同时执行多个任务的功能。
在实现多任务调度时，操作系统需要考虑进程的优先级、执行时间、I/O操作和死锁等因素。
常见的多任务调度算法有先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）、优先级调度和时间片轮转调度。
先来先服务是按照对应进程的到达时间进行排队，执行时间较长的进程会长时间占用CPU，影响其他进程的执行。
而最短作业优先则是优先执行需要执行时间较短的进程，可以减少平均等待时间。
优先级调度是通过为每个进程指定优先级来决定执行顺序，进程优先级高的先执行。
时间片轮转调度则是通过为每个进程分配固定的时间片，然后按照轮换进入队列，并执行一定时间后，分配给下一个进程。
3.中断处理操作系统如何处理中断？中断是指操作系统响应硬件或软件事件，从而打断当前程序的执行，在执行必要的操作后，返回到原来的程序继续执行。
在操作系统中，中断可以分为硬件中断和软件中断。
当发生硬件中断时，操作系统会暂停当前程序的执行，从中断向量表中查找对应的中断处理程序，并执行中断处理程序来处理中断事件。
CPU性能调优
CPU性能调优CPU 性能指标CPU 使⽤率⽤户 CPU 使⽤率，包括⽤户态 CPU 使⽤率（user）和低优先级⽤户态 CPU 使⽤率（nice），表⽰ CPU 在⽤户态运⾏的时间百分⽐。
⽤户 CPU 使⽤率⾼，通常说明有应⽤程序⽐较繁忙。
系统 CPU 使⽤率，表⽰ CPU 在内核态运⾏的时间百分⽐（不包括中断）。
系统 CPU 使⽤率⾼，说明内核⽐较繁忙，上下⽂切换过多。
等待 I/O 的 CPU 使⽤率，通常也称为 iowait，表⽰等待 I/O 的时间百分⽐。
iowait ⾼，通常说明系统与硬件设备的 I/O 交互时间⽐较长。
软中断和硬中断的 CPU 使⽤率，分别表⽰内核调⽤软中断处理程序、硬中断处理程序的时间百分⽐。
它们的使⽤率⾼，通常说明系统发⽣了⼤量的中断。
除了上⾯这些，还有在虚拟化环境中会⽤到的窃取 CPU 使⽤率（steal）和客户 CPU 使⽤率（guest），分别表⽰被其他虚拟机占⽤的 CPU 时间百分⽐，和运⾏客户虚拟机的 CPU 时间百分⽐。
平均负载（Load Average）平均负载是指单位时间内，处于可运⾏状态和不可中断状态的进程数。
所以，它不仅包括了正在使⽤ CPU 的进程，还包括等待 CPU 和等待 I/O 的进程。
它反应了系统的整体负载情况，主要包括三个数值，分别指过去 1 分钟、过去 5 分钟和过去 15 分钟的平均负载，可以反应系统的负载趋势。
理想情况下，平均负载等于逻辑 CPU 个数，这表⽰每个 CPU 都恰好被充分利⽤。
如果平均负载⼤于逻辑 CPU 个数，就表⽰负载⽐较重了，⽽⼀般建议当平均负载⾼于逻辑 CPU 数量 70% 的时候，你就应该分析排查负载⾼的问题了进程上下⽂切换⽆法获取资源⽽导致的⾃愿上下⽂切换；被系统强制调度导致的⾮⾃愿上下⽂切换。
上下⽂切换，本⾝是保证 Linux 正常运⾏的⼀项核⼼功能。
但过多的上下⽂切换，会将原本运⾏进程的 CPU 时间，消耗在寄存器、内核栈以及虚拟内存等数据的保存和恢复上，缩短进程真正运⾏的时间，成为性能瓶颈。
10-5 Linux操作系统 - 中断、异常及系统调用
10.5.4 中断上半部分的处理 一、 中断控制器 •每个硬件设备控制器都能通过中断请求线 发出中断请求（简称IRQ） •所有设备的中断请求线又连到中断控制器 的输入端。 •在x86单CPU的机器上采用两个8259A芯片作 为中断控制器，一主一从。
•当8259A有中断信号输入同时中断信号不被 屏蔽时，主8259A向CPU发出 INT信号，请求 中断。这时如果CPU是处于允许中断状况， CPU就会发信号给8259A进入中断响应周期。 •在对8259A芯片的初始化过程中，第n号中 断在IDT表中的向量号为 n+32
•IDT中向量号的使用情况如下： 0－31 异常与非屏蔽中断使用。 32－47 可屏蔽中断使用32至47 128（0x80）实现系统调用。 其余 未使用 •保存现场 发生异常时在核心栈的程序计数器eip的 值取决于具体情况。一般情况下eip保存的 下一条指令的地址，但对于页面异常，保存 的产生异常的这条指令的地址而不是下一条 指令的地址
中断向量表IDT •IDT是中断/异常处理在内核的入口。IDT表 项还记录了一些其它信息用以安全检查。 •IDT在系统初始化时创建。 •每个中断/异常都有一个向量号，该号的值 在0－255之间，该值是中断/异常在IDT中的 索引。 •每个中断/异常均有其相应的处理函数，中 断/异常在使用前必须在IDT中注册信息以保 证发生中断/异常时能找到相应的处理函数。
struct hw_interrupt_type { const char * typename; unsigned int (*startup)(unsigned int irq); void (*shutdown)(unsigned int irq); void (*enable)(unsigned int irq); void (*disable)(unsigned int irq); void (*ack)(unsigned int irq); void (*end)(unsigned int irq); void (*set_affinity)(unsigned int irq, unsigned long mask); };
操作系统 ---- 处理器管理
具体对内中断（异常）的产生原因，做一 下分类： 访管中断：主动引发进行系统调用 硬件故障：处理器内部的硬件问题 程序性异常：运算过程中出现错误，比如 除数为0、页故障、地址越界等
①
② ③
异常均不可屏蔽，因为其不是错误，就是 有意为之，都是有目的的，而中断则是要 分情况，有些可屏蔽，有些不可屏蔽
外中断信号，不一定是代表了一定发生了 需要CPU处理的事情，很多时候，只是告 诉一下CPU设备完成了某项工作，这个时 候，CPU其实并不一定要知道这个中断发 生了
因此，外中断可以分为可屏蔽中断与不可 屏蔽中断
有一些中断，是比较紧急的情况，是不可 以忽略的，CPU在收到这些中断信号后， 必须马上进行处理，否则会引起系统的问 题，这些就是不可屏蔽中断
举例：Intel x86规定的一些中断和异常：
①
②
Linux中把异常按照发生之后处理的方式， 分为以下四种： 故障（Fault）：发生问题处理完毕后， 再执行一次原来的指令 陷阱（Trap）：执行特定的调试指令时 触发，被调试的进程遇到所设置的断点 处会暂停等待
③
④
终止（Abort）：某些错误发生后，无法 恢复，不会返回原进程，有时甚至需要重 启计算机 编程异常（Programmed Exception）： 用于实现系统调用
①
②
③
④
中断与信号有很多类似之处： 概念上一致：都是中断源向某个目的地发 送中断信号 均是异步：不知道何时会发生中断事件 实现方式均采用向量表，以向量号做索引 查找中断处理程序 均设有“中断屏蔽位”，可以对于一些中 断信号，置之不理
中断与信号的区别：
中断由硬件和软件实现，信号则专门由软 件实现 中断向量表与中断处理程序位于内核空间， 而信号向量表属于内核空间，但信号处理 程序一般位于用户空间 中断会立即处理，而信号则可能会延时
基于EMIF接口和双口RAM的DSP与FPGA双向通信
基于EMIF接口和双口RAM的DSP与FPGA双向通信文中提供了一种以FPGA内部扩展双端口RAM作为共享存储器，通过EMIF 接口实现DSP与FPG双向通信方法;该方法采用数据集和数据集状态信息匹配的据通信方式，以软中断和硬中断配合的中断控制机制，能有效提高数据传输的效率，保证数据传输实时性。
通过试验测试，该方法实现了数据的高效实时有效传输。
标签：EMIF;IP核;GPIO;双口RAM0 引言随着导航技术和现代电子技术的快速发展，机载设备日益向着数字化、模块化、集成化方向发展，机载设备不仅需要采集、接收、处理、发送大量外部数据，同时设备内部各CPU之间也需要进行大量数据、信息的及时处理和高速传输。
现在通用的计算机平台为FPGA+DSP结构，充分利用了FPGA数据采集处理、接口通讯以及DSP的运算速度优势，能很好满足数据采集、处理及外部通讯需要。
DSP与FPGA之间数据传输能否及时、有效直接决定着机载设备的性能精度。
本文提供了一种基于EMIF接口和双口RAM实现DSP与FPG双向通信方法。
该方法采用数据集和数据集状态信息匹配的数据通信方式，以软中断和硬中断配合的中断控制机制，能有效的提高数据传输的效率，满足机载设备实时性的要求。
1FPGA内部双口RAM配置文中采用Xilinx公司的Spartan6系列XC6SLX150T的FPGA器件，此FPGA 上自带片上RAM，因此可以利用开发环境自带的IP核，根据不同的应用场合配置生成单口RAM 、简单双端口RAM 、真正双端口RAM，数据位宽也可以配置为8位、16位、32位、64位，片上双端口RAM速度性能可以达到450 MHz。
因为要实现数据的双向传输，故文中在Xilinx公司的XPS嵌入式开发环境下添加Block Bram IP核，配置为真正的双端口RAM，数据位宽配置为32位，存储深度16K，配置双口RAM的过程和配置完成的双端口RAM原理图符号。
《LC的硬件系统》课件
气死前任的文案
1. 气死前任，不如让他看看你现在的成就，让他后悔当初的离开。
2. 气死前任，不如用优秀的表现向他证明你的价值，让他后悔当初的选择。
3. 气死前任，不如让他在社交媒体上看到你过得比他更好，让他后悔当初的离开。
4. 气死前任，不如让他看到你的成长和进步，让他后悔当初的抛弃。
5. 气死前任，不如让他感受到你的快乐和幸福，让他后悔当初的无情。
6. 气死前任，不如让他在你的成功和自信中找到他当初错失的机会。
7. 气死前任，不如让他知道你已经找到更好的人，让他后悔当初的离开。
8. 气死前任，不如让他看到你的态度和优雅，让他后悔当初的不珍惜。
9. 气死前任，不如让他在你的成就和魅力中感受到他当初的失落和无奈。
10. 气死前任，不如让他在你的笑容和自信中找到他当初放弃你的痛苦。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
软中断和硬中断
1.软中断, 也称内中断, 是由执行某些指令引起的
软中断, 一般是由下列这4种情况引发的:
1) DIV或IDIV指令：当执行这些除法指令,若除数为0或商溢出,则一定会产生中断,这叫0型中断
2) INT指令：当执行INT n时,则产生n型中断
3) INTO指令：若指令序列执行过程中,前面指令的执行结果使溢出标志位OF=1, 接着若执行INTO指令,则会引起内部中断,称为4型中断
4) 单步执行
2.硬中断, 也称外中断, 是由外部接口设备引起的
80x86有两条中断请求线:非屏蔽中断NMI线和可屏蔽中断INTR线,当这两条线上收到中断请求信号而引起中断时, 称这类中断为硬中断.(NMI线直接接CPU 引脚, INTR线接8259A中断控制器)
非屏蔽中断和屏蔽中断
1. 非屏蔽中断
当NMI线上出现一个由低上跳的高电平中断请求信号后(持续时间须大于两个时钟周期),不管标志位I状态如何,当前指令执行完后, X86 CPU马上转入中断处理.此类型中断有来源;系统板上RAM产生奇偶错, 协处理器上来的中断请求, I/O通道检查出错, Intel保留的中断0x00～0x1F, 软中断.
2.可屏蔽中断
当INTR线上出现一个高电平中断请求信号后(必须保持到当前执行的指令结束为止), CPU是否响应该中断,取决于标志信I的状态,若I=0,则不响应.(INTR线接8259A中断控制器)
附: IF是个开关, 其控制8259中断控制器发给CPU的中断是否有效，这种来自外部硬件通过8259到CPU的中断就是可屏蔽的中断. IF对非屏蔽中断不起作用即Intel保留的中断, NMI, 软中断。