中斷的完整流程是什么樣子

如何從軟件與硬件的角度去看一個(gè)中斷，一個(gè)中斷的完整流程應(yīng)該是什么樣子？

?創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的中斷服務(wù)函數(shù)（軟件）：在編寫操作系統(tǒng)或應(yīng)用程序時(shí)，需要為每個(gè)中斷源創(chuàng)建一個(gè)對(duì)應(yīng)的中斷服務(wù)函數(shù)（Interrupt Service Routine， ISR）。這個(gè)函數(shù)是用于處理特定中斷的程序，當(dāng)發(fā)生中斷時(shí)，處理器會(huì)跳轉(zhuǎn)到這個(gè)函數(shù)執(zhí)行相應(yīng)的操作。

?將中斷服務(wù)函數(shù)綁定到特定的中斷號(hào)，也叫中斷注冊(cè)（軟件）：在操作系統(tǒng)或硬件系統(tǒng)中，需要將每個(gè)中斷源與相應(yīng)的中斷號(hào)進(jìn)行綁定。這個(gè)過程通常在初始化時(shí)完成，以確保當(dāng)發(fā)生中斷時(shí)能夠正確地調(diào)用相應(yīng)的中斷服務(wù)函數(shù)。這個(gè)綁定可以通過編程實(shí)現(xiàn)，例如在Linux系統(tǒng)中可以使用register_interrupt函數(shù)將中斷服務(wù)函數(shù)注冊(cè)到特定的中斷號(hào)。

?模塊產(chǎn)生原始中斷 （邏輯）：當(dāng)某個(gè)硬件設(shè)備需要中斷處理器服務(wù)時(shí)，它會(huì)向中斷控制器發(fā)送一個(gè)中斷請(qǐng)求。這個(gè)請(qǐng)求可能由硬件信號(hào)線或特定協(xié)議（如PCI Express）發(fā)送。例如，當(dāng)硬盤讀寫錯(cuò)誤時(shí)，硬盤控制器會(huì)向中斷控制器發(fā)送一個(gè)中斷請(qǐng)求。

原始中斷是指當(dāng)某個(gè)設(shè)備或部件需要CPU的注意時(shí)，它會(huì)通過向CPU發(fā)送一個(gè)中斷信號(hào)來請(qǐng)求CPU的注意。這個(gè)中斷信號(hào)是由硬件電路產(chǎn)生的，是電信號(hào)，可以被CPU感知到。原始中斷通常是由硬件設(shè)備或系統(tǒng)自發(fā)產(chǎn)生的，例如鍵盤按鍵、定時(shí)器、打印機(jī)等。

?經(jīng)過int_mask判斷后未被屏蔽從而中斷狀態(tài)拉高 （邏輯）：中斷控制器接收到中斷請(qǐng)求后，會(huì)根據(jù)int_mask判斷該中斷是否被屏蔽。如果未被屏蔽，則將中斷狀態(tài)拉高，以便處理器能夠感知到這個(gè)中斷請(qǐng)求。這個(gè)過程中斷控制器會(huì)根據(jù)int_mask中的位圖判斷當(dāng)前的中斷是否被屏蔽，如果未被屏蔽則將對(duì)應(yīng)的中斷狀態(tài)位拉高。

中斷的int_mask是中斷掩碼。它是一個(gè)只讀寄存器，用于顯示哪些位當(dāng)前被屏蔽，哪些位未被屏蔽/啟用。通過設(shè)置int_mask，可以屏蔽或開啟某些中斷。

?模塊頂層信號(hào) xxx_int拉高后，送給特定中斷號(hào)對(duì)應(yīng)處理器（CPU&MCU等）的對(duì)應(yīng)bit （邏輯）：當(dāng)中斷狀態(tài)被拉高后，模塊頂層信號(hào) xxx_int 會(huì)被拉高，并將這個(gè)信號(hào)送給特定中斷號(hào)對(duì)應(yīng)處理器的對(duì)應(yīng)bit。這個(gè)過程是由硬件邏輯實(shí)現(xiàn)的，通常與處理器的架構(gòu)和中斷控制器的設(shè)計(jì)有關(guān)。例如，在x86架構(gòu)的計(jì)算機(jī)中，當(dāng)某個(gè)中斷狀態(tài)被拉高后，對(duì)應(yīng)的處理器會(huì)通過APIC總線將對(duì)應(yīng)的中斷信號(hào)發(fā)送給處理器。

?中斷信號(hào)拉高后，進(jìn)入對(duì)應(yīng)bit的中斷服務(wù)函數(shù)（邏輯）：當(dāng)處理器的對(duì)應(yīng)bit接收到中斷信號(hào)后，處理器會(huì)跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的中斷服務(wù)函數(shù)去處理這個(gè)中斷。這個(gè)過程是由硬件自動(dòng)完成的，通常與處理器的架構(gòu)和操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有關(guān)。例如，在x86架構(gòu)的計(jì)算機(jī)中，當(dāng)處理器接收到一個(gè)中斷信號(hào)后，它會(huì)通過CSIP和IVT寄存器跳轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)的中斷服務(wù)函數(shù)執(zhí)行相應(yīng)的操作。

硬件層面，中斷系統(tǒng)需要硬件設(shè)備（如中斷控制器）來捕捉中斷信號(hào)，并將信號(hào)傳遞給CPU。在接收到中斷信號(hào)后，CPU會(huì)根據(jù)中斷號(hào)在中斷向量表中查找對(duì)應(yīng)的入口地址，然后跳轉(zhuǎn)到這個(gè)地址執(zhí)行對(duì)應(yīng)的中斷服務(wù)程序。這個(gè)過程是由硬件自動(dòng)執(zhí)行的，不需要軟件的參與。

?執(zhí)行中斷服務(wù)函數(shù)的內(nèi)容 （軟件）：在中斷服務(wù)函數(shù)中，會(huì)根據(jù)設(shè)備的需求進(jìn)行相應(yīng)的操作，例如讀取數(shù)據(jù)、發(fā)送響應(yīng)等。這個(gè)過程是由軟件實(shí)現(xiàn)的，通常與設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序和操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有關(guān)。例如，在Linux系統(tǒng)中，當(dāng)執(zhí)行完一個(gè)中斷服務(wù)函數(shù)后，它通常會(huì)通過調(diào)用handle_irq_event函數(shù)來處理設(shè)備的事件。