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中断是指计算机在执行程序的过程中，当出现异常情况或特殊请求时，计算机停止现行程序的运行，转向对这些异常情况或特殊请求的处理，处理结束后再返回现行程序的间断处，继续执行原程序。中断可以高效的提高CPU的利用效率和程序运行的效率。本章对中断的学习进行一下总结。 

一、相关概念介绍 

1、中断的相关概念 

1)        异常

在处理器执行到由于编程失误而导致的错误指令（例如除数是0）的时候，或者在执行期间出现特殊情况（例如缺页），需要靠操作系统来处理的时候，处理器就会产生一个异常。对大部分处理器体系结构来说，处理异常和处理中断的方式基本是相同的，x86架构的CPU也是如此。异常与中断还是有些区别，异常的产生必须考虑与处理器时钟的同步。实际上，异常往往被称为同步中断。

2)        中断向量

中断向量代表的是中断源――从某种程度上讲，可以看作是中断或异常的类型。中断和异常的种类很多，比如说被0除是一种异常，缺页又是一种异常，网卡会产生中断，声卡也会产生中断，CPU如何区分它们呢？中断向量的概念就是由此引出的，其实它就是一个被送往CPU数据线的一个整数。CPU给每个IRQ分配了一个类型号，通过这个整数CPU来识别不同类型的中断。这里可能很多朋友会寻问为什么还要弄个中断向量这么麻烦的东东？为什么不直接用IRQ0~IRQ15就完了？比如就让IRQ0为0，IRQ1为1……，这不是要简单得多么？其实这里体现了模块化设计规则，及节约规则。

3)        中断服务程序（ISR，Interrupt Service Routine）

在响应一个特定中断的时候，内核会执行一个函数，该函数叫做中断处理程序（interrupt handler）或中断服务程序（interrupt service routine(ISR)）。产生中断的每个设备都有相应的中断处理程序。例如，由一个函数专门处理来自系统时钟的中断，而另外一个函数专门处理由键盘产生的中断。一般来说，中断服务程序要负责与硬件进行交互，告诉该设备中断已被接收。此外，还需要完成其他相关工作。比如说网络设备的中断服务程序除了要对硬件应答，还要把来自硬件的网络数据包拷贝到内存，对其进行处理后再交给合适的协议栈或应用程序。每个中断服务程序根据其要完成的任务，复杂程度各不相同。一般来说，一个设备的中断服务程序是它的设备驱动程序（device driver）的一部分――设备驱动程序是用于对设备进行管理的内核代码。

2、ARM    CPU的7种工作模式 

1.         用户模式（USR）：      ARM处理器正常的程序执行状态。

2.         快速中断模式（FIQ）：用于高效数据传输或通道处理。

3.         中断模式（IRQ）：       用于通用的中断处理。

4.         管理模式（SVC）：      操作系统使用的保护模式。

5.         数据访问终止模式（ABT）：当数据或指令预取终止时进入该模式，可用于虚拟存储及存储保护。

6.         系统模式（SYS）：      运行具有特权的操作系统的任务。

7.         未定义指令中终止模式（UND）：当未定义的指令执行时进入该模式，可用于支持硬件协处理器的软件仿真。

以上七种工作模式可以通过软件来进行模式切换，或者发生各类中断、异常时CPU自动进入相应的模式。除了用户模式外，其它6种工作模式均为特权模式。大部分程序是运行在用户模式状态下的，进入特权模式是为了处理中断、异常或者是访问被保护的系统资源。

另外，ARM体系的CPU有以下两种状态：

ARM状态：此时CPU执行32的字对齐指令。

THUMB状态：此时处理器执行的是16位的半字对齐的指令。

CPU一上电就是处于ARM状态的，博客中的程序也是ARM状态的。

3、中断的处理过程 

1)        中断控制器汇集各类外设发出的中断信号，然后告诉CPU。

2)        CPU保存当前程序的运行环境，调用中断服务程序处理中断（在实例分中会讲到代码）。

3)        在中断服务程序中通过读取中断控制器、外设的相关寄存器来识别这是个哪个中断，并进行相应的处理。

4)        清除中断：通过读写中断控制器和外设的相关寄存器来实现。

5)        中断返回：最后恢复被中断程序的运行环境，继续执行。

对于不同的CPU，中断处理的过程可能细节上略有不同，但这里要注意，有些初学者对中断返回有些误解，请大家记住：从哪里中断，返回到哪里。

4、FIQ和IRQ 

为什么要有中断呢？那是因为外设的速度远远低于CPU的速度，如果让CPU一直等待外设的话，那么效率就低得可怜了，因此才会有中断的概念被引出，它的目的也正是为了更好的、更高效的完成工作。

那么IRQ是普通中断，FIQ是又是什么呢？两者有什么区别呢？这里主要体现嵌套和原子性的概念。

也就是说，IRQ中断是可以嵌套的，即在执行一个IRQ服务程序的时候，更高级的中断可以打断它，从而执行一个新的中断。而FIQ是具有原子性的，是不可以被打断，直至完成整个FIQ。