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。

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