B..中断:
中断CPU正在处理的程序,中断CPU正在执行的操作,从而通知内核来获取中断请求。在我们的主板通常有一个独特的设备,叫做可编程中断控制器。这个中断控制器可以通过某个针脚和CPU直接进行通信,能够出发CPU发生某个位置偏转,进而让CPU知道某个信号到达。中断控制器上会有一个中断向量(我们每一个I/O设备在启动时,要想中断控制器注册一个中断号,这个号通常是唯一的。通常中断向量的每一个针脚都是可以识别多个中断号的),也可以叫中断号。
因此当这个设备真正发生中断时,这个设备不会把数据直接放到总线上,这个设备会立即向中断控制器发出中断请求,中断控制器通过中断向量识别这个请求是哪个设备发来的,然后通过某种方式通知给CPU,让CPU知道具体哪个设备中断求情到达了。这个时候CPU可以根据设备注册使用I/O端口号,从而就能获取到设备的数据了。(注意,CPU是不能直接取数据的哟,因为他只是接收到了中断信号,它只能通知内核,让内核自己运行在CPU上,由内核来获取中断请求。)举个例子,一个网卡接收到外来IP的请求,网卡也有自己的缓存区,CPU讲网卡中的缓存拿到内存中进行去读,先判断是不是自己的IP,如果是就开始拆报文,最后会获取到一个端口号,然后CPIU在自己的中断控制器去找这个端口,并做相应的处理。
内核中断处理分为两步:中断上半部分(立即处理)和中断下半部分(不一定)。还是从网卡接收数据为例,当用户请求到达网卡时,CPU会命令讲网卡缓存区的数据直接拿到内存中来,也就是接收到数据后会立即处理(此处的处理就是将网卡的数据读到内存中而已,不做下一步处理,以方便以后处理的。),这个我们称之为中断的上半部分,而后来真正来处理这个请求的叫做下半部份
C.DMA:
直接内存访问,大家都知道数据的传输都是在总线上实现的,CPU是控制总线的使用者,在某一时刻到底是有哪个I/O设备使用总线是由CPU的控制器来决定的。总线有三个功能分别是:地址总线(完成对设备的寻址功能),控制总线(控制各个设备地址使用总线的功能)以及数据总线(实现数据传输)。
通常是I/O设备自带的一个具有智能型的控制芯片(我们称之为直接内存访问控制器),当需要处理中断上半部分时,CPU会告知DMA设备,接下来总线归DMA设备使用,并且告知其可以使用的内存空间,用于将I/O设备的数据读取到内存空间中去。当DMA的I/O设备将数据读取完成后,会发送消息告诉CPU以及完成了读取操作,这个时候CPU再回通知内核数据已经加载完毕,具体中断下半部分的处理就来交个内核处理了。现在大多数设备都是用DMA控制器的,比如:网卡,硬盘等等。








