通道有效中斷

I/O通道方式是 DMA 方式的發展， 它可進一步減少 CPU 的干預， 即把對一個數據塊的讀(或寫)為單位的干預減少為對一組數據塊的讀(或寫)及有關的控制和管理為單位的干預。通道有效中斷是指I/O通道傳輸完一組數據塊向CPU發出中斷請求，處理機調用中斷處理程式處理中斷請求。

基本介紹

• 中文名：通道有效中斷
• 外文名：channel available interrupt
• 學科：計算機
• 定義：I/O通道的發出中斷請求
• 有關術語：I/O通道、中斷
• 領域：設備管理

簡介

通道有效中斷即I/O通道向處理機發出的中斷請求。在計算機中，中斷一般分為軟體中斷和硬體中斷。I/O通道中斷屬於硬體中斷。I/O通道中斷的優先權較高，處理機一般會優先處理。中斷處理過程為以下幾個步驟：喚醒被阻塞的驅動(程式)進程、保護被中斷進程的 CPU 環境、轉入相應的設備處理程式、中斷處理、恢復被中斷進程的現場。

中斷處理步驟

中斷處理層的主要工作有：進行進程上下文的切換，對處理中斷信號源進行測試，讀取設備狀態和修改進程狀態等。由於中斷處理與硬體緊密相關，對用戶及用戶程式而言，應該儘量加以禁止，故應該放在作業系統的底層進行中斷處理，系統的其餘部分儘可能少地與之發生聯繫。當一個進程請求 I/O 操作時，該進程將被掛起，直到 I/O 設備完成 I/O 操作後，設備控制器便向 CPU 傳送一中斷請求，CPU 回響後便轉向中斷處理程式，中斷處理程式執行相應的處理，處理完後解除相應進程的阻塞狀態。對於為每一類設備設定一個I/O進程的設備處理方式，其中斷處理程式的處理過程分成以下幾個步驟。

喚醒被阻塞的驅動(程式)進程

當中斷處理程式開始執行時，首先去喚醒處於阻塞狀態的驅動(程式)進程。如果是採用了信號量機制，則可通過執行 signal 操作，將處於阻塞狀態的驅動(程式)進程喚醒；在採用信號機制時，將傳送一信號給阻塞進程。

保護被中斷進程的 CPU 環境

通常由硬體自動將處理機狀態字 PSW 和程式計數器(PC)中的內容，保存在中斷保留區(棧)中，然後把被中斷進程的 CPU 現場信息(即包括所有的 CPU 暫存器，如通用暫存器、段暫存器等內容)都壓入中斷棧中，因為在中

斷處理時可能會用到這些暫存器。圖 給出了一個簡單的保護中斷現場的示意圖。該程式是指令在 N 位置時被中斷的，程式計數器中的內容為 N+1，所有暫存器的內容都被保留在棧中。

轉入相應的設備處理程式

由處理機對各個中斷源進行測試， 以確定引起本次中斷的 I/O 設備， 並傳送一應答信號給發出中斷請求的進程，使之消除該中斷請求信號，然後將相應的設備中斷處理程式的入口地址裝入到程式計數器中，使處理機轉向中斷處理程式。

中斷處理

對於不同的設備，有不同的中斷處理程式。該程式首先從設備控制器中讀出設備狀態，以判別本次中斷是正常完成中斷，還是異常結束中斷。若是前者，中斷程式便進行結束處理；若還有命令，可再向控制器傳送新的命令，進行新一輪的數據傳送。若是異常結束中斷，則根據發生異常的原因做相應的處理。

恢復被中斷進程的現場

當中斷處理完成以後，便可將保存在中斷棧中的被中斷進程的現場信息取出，並裝入到相應的暫存器中， 其中包括該程式下一次要執行的指令的地址 N+1、 處理機狀態字 PSW，以及各通用暫存器和段暫存器的內容。這樣，當處理機再執行本程式時，便從 N+1 處開始，最終返回到被中斷的程式。

I/O 操作完成後，驅動程式必須檢查本次 I/O 操作中是否發生了錯誤，並向上層軟體報告，最終向調用者報告本次 I/O 的執行情況。除了上述的第 4 步外，其它各步驟對所有 I/O設備都是相同的，因而對於某種作業系統，例如 UNIX 系統，是把這些共同的部分集中起來，形成中斷總控程式。每當要進行中斷處理時，都要首先進入中斷總控程式。而對於第 4 步，則對不同設備須採用不同的設備中斷處理程式繼續執行。圖示出了中斷處理流程。

I/O通道

I/O通道是一種特殊的處理機，它具有執行 I/O 指令的能力，並通過執行通道(I/O)程式來控制 I/O 操作。 但 I/O 通道又與一般的處理機不同， 主要表現在以下兩個方面：一是其指令類型單一， 這是由於通道硬體比較簡單， 其所能執行的命令主要局限於與 I/O 操作有關的指令；二是通道沒有自己的記憶體，通道所執行的通道程式是放在主機的記憶體中的，換言之，是通道與 CPU 共享記憶體。

中斷

在計算機科學中，中斷（Interrupt）是指處理器接收到來自硬體或軟體的信號，提示發生了某個事件，應該被注意，這種情況就稱為中斷。

通常，在接收到來自外圍硬體（相對於中央處理器和記憶體）的異步信號，或來自軟體的同步信號之後，處理器將會進行相應的硬體/軟體處理。發出這樣的信號稱為進行中斷請求（interrupt request，IRQ）。硬體中斷導致處理器通過一個運行信息切換（context switch）來保存執行狀態（以程式計數器和程式狀態字等暫存器信息為主）；軟體中斷則通常作為CPU指令集中的一個指令，以可程式的方式直接指示這種運行信息切換，並將處理導向一段中斷處理代碼。中斷在計算機多任務處理，尤其是即時系統中尤為有用。這樣的系統，包括運行於其上的作業系統，也被稱為“中斷驅動的”（interrupt-driven）。