Question

我在这里看到了几个关于exceptions的问题，其中一些提示interrupts as exceptions，但没有一个能清楚地表明连接。

什么是中断？
什么是例外？（请解释您所知道的每种语言的例外情况，因为存在一些差异）
什么是异常中断，反之亦然？

Answer 1

您的处理器将有许多外部中断引脚。通常，这些引脚连接到硬件，用于指示何时发生某些外部事件。例如，如果您使用串行端口，UART将升高一个引脚，该引脚连接到处理器上的一个中断引脚，以指示已接收到一个字节。

其他外设如定时器，USB控制器等也会在某些外部事件的基础上产生中断。

当处理器在其中一个外部中断引脚上接收到信号时，它将立即跳转到内存中的某个指定位置并开始执行。执行的代码通常称为ISR或中断服务例程。除非您正在实施驱动程序或使用某种类型的嵌入式软件，否则您不可能遇到ISR。

不幸的是，关于例外的问题的答案有点不太清楚 - 本页的其他答案中列出了3种不同的含义。

Ron Savage的回答是指软件构造。这纯粹是一个应用程序级异常，其中一段代码能够指示一些其他代码可以检测到的错误。这里根本没有硬件参与。

然后是任务所见的异常。这是一个操作系统级别的构造，用于在任务非法时执行任务 - 例如除以0，非法访问内存等。

第三，存在硬件异常。在行为方面，它与中断相同，因为处理器将立即跳转到某个指定的存储器位置并开始执行。异常与中断不同的是异常是由处理器检测到的某些非法活动引起的。例如，处理器上的MMU将检测非法内存访问并导致异常。这些硬件异常是操作系统执行清理任务的初始触发器（如上段所述）。

Answer 2

中断由CPU外部的设备（定时器滴答，磁盘操作完成，网络数据包到达等）生成，并且在程序执行时异步。程序执行的异常同步（例如，除以零，访问无效地址）。

除非您的程序在没有操作系统的情况下执行（或者您正在开发操作系统），否则它将永远不会看到原始异常/中断。它们被操作系统捕获并由它处理（中断），或者在被反射回用户程序之前转换为其他形式（例如UNIX上的信号，Windows上的结构化异常处理（SEH）），它有可能处理它

Answer 3

中断是由硬件或特定CPU指令生成的CPU信号。这些导致中断处理程序被执行。诸如来自I / O硬件的I / O信号之类的事情会产生中断。

可以将异常视为中断的软件版本，仅影响其过程。

我不确定具体细节，但是可以实现中断。

Answer 4

中断表明处理器核心外部的东西需要引起注意。它会中断程序的正常流程，执行中断服务程序（ISR）并通常返回到中断发生之前的位置。

这个基本主题有很多变化：中断可能由软件生成，另一个任务可能在ISR之后获得CPU等。关键点是中断可以随时发生，原因是代码/ CPU 无法控制。

定义异常有点棘手，因为它有三个意义层次：

硬件例外

某些处理器（例如PowerPC）定义异常以指示出现某种异常情况：系统重置，无效地址，某些虚拟地址转换缓存未命中等等。

这些异常也用于实现断点和系统调用。在这种情况下，它们几乎就像中断一样。

操作系统例外

某些硬件异常将由操作系统处理。例如，您的程序访问无效内存。这将导致硬件异常。操作系统有一个处理该异常的处理程序，并且操作系统会向您的应用程序发送信号（例如SIGSEGV），表示存在问题。

如果你的程序安装了信号处理程序，信号处理程序将运行并希望处理这种情况。如果您没有信号处理程序，则可以终止或暂停程序。

我会认为窗口的结构化异常处理程序（SEH）是这种类型的异常。

软件例外

Java，C ++和C＃等语言具有软件异常的概念，其中语言用于处理与程序操作相关的无法预料或异常的条件。在这种情况下，代码中的某个点会引发异常，程序执行堆栈上的某些代码会“捕获”异常并执行。这就是try / catch块的功能。

Answer 5

我将详细说明中断是什么，因为还有一个关键类型的中断没人处理过：计时器。

但首先，让我备份。当你得到一个中断时，你的中断处理程序（它位于内核空间中）会运行，这通常会禁用中断，查看任何未决的业务（处理刚刚到达网络的数据包，处理击键等）然后（记住我们） “此时仍然在内核中”确定下一个应该运行的进程（可能是同一个进程，可能是不同的进程，取决于调度程序）然后运行它。

在任何给定时间，处理器上只运行一个进程。当你使用多任务操作系统时，它在它们之间切换的方式称为上下文切换 - 基本上处理器的寄存器被转储到内存，流程传递到新进程，当进程完成时你上下文切换到某个东西其他

所以，假设我写了一个简单的C程序，它可以计算所有数字，或Fibonacci序列，或其他不停止的东西。或者甚至更好：只做一次while（1）循环内部的旋转。系统上的其他进程如何运行？如果没有任何事情导致中断怎么办？

答案是你有一个不断打断的计时器设备。正是这使得整个系统不再需要一个旋转过程。虽然我会注意到中断处理程序禁用了中断，所以如果你做了无限制阻塞的事情，你可以取下整个系统。

Answer 6

异常

异常是当处理器执行不在其正常路径上的代码时。这是正常操作的“例外”，它基本上是通过代码和控制结构的线性移动。不同的语言支持各种类型的异常，通常用于在程序操作期间处理错误。

中断

中断是硬件级别的异常（通常）。中断是处理器中的物理信号，它告诉CPU存储其当前状态并跳转到中断（或异常）处理程序代码。处理程序完成后，将恢复原始状态并继续处理。

中断始终是一个例外，即使它是预期的。中断可能表明：

错误，例如内存访问冲突
操作系统需要执行操作以支持正在运行的程序，例如软件中断或内存分页请求
需要注意的硬件设备，例如接收的网络数据包或空的发送缓冲区

这些总是强制处理器暂停其当前活动来处理引发的异常，只有在中断处理程序完成后才会恢复。

陷阱

就中断而言，常见的陷阱是竞争条件。例如，您可能有一个周期性地增加全局实时时钟的中断。 32位机器上的时钟可能是64位。

如果程序正在读取时钟，并获得第一个32位字，那么中断发生，一旦中断处理程序退出进程得到第二个32位字，并且数据将是不连贯的 - 这两个字可能是不同步。如果您尝试使用互斥锁或信号量来锁定进程中的变量，那么中断将等待锁定并暂停系统（死锁），除非处理程序和使用数据的进程都非常仔细地写入。写中断时很容易陷入困境。

可重入函数也是另一个问题。如果您正在程序代码中执行funcA，请执行也执行funcA的中断，由于共享变量（静态或堆变量，类等），可能会导致意外后果。您通常希望在中断处理程序中尽可能少地执行代码，并经常让它设置一个标志，以便进程可以在以后执行实际工作，而不必担心冲突。

在某些方面，这类似于为多处理器开发，这也是内核编程仍然被许多人视为黑魔法的原因之一。

- 亚当

Answer 7

预计中断会定期发生（虽然有时它们不是常规的）..他们中断 cpu，因为重要的事情刚刚发生，需要立即处理。

规则的例外应该是例外;这些都是由软件抛出的，因为发生了意想不到的事情，这是你尝试对它做点什么的机会，或者至少是优雅的崩溃。

Answer 8

当您谈论中断和异常时，您通常会谈论硬件级代码，中断和异常通常部分由硬件和部分软件实现。

中断是硬件中的事件（或在程序集中手动触发），它与可用于处理中断事件的处理程序向量相关联，可以是IO完成，IO错误（磁盘内存故障），IO事件（例如鼠标移动）。当发生某些意外中断时，中断通常会引发异常。

异常是一种意外行为，通常是在使用来自中断的硬件时，使用中断处理程序在软件中单独处理。我们看到的编程语言几乎总是把它伪装成某种控制结构。

Answer 9

通常，中断是某种硬件实现的陷阱。您为特定中断注册了一个处理程序（除以0，外围设备上可用的数据，计时器已过期），当该事件发生时，所有处理系统范围都停止，您可以快速处理中断，并且事情继续进行。这些通常在设备驱动程序或内核中实现。

异常是一种处理代码中错误的软件实现方式。您为特定（或一般）异常设置了处理程序。当发生异常时，语言运行时将开始展开堆栈，直到它到达该特定处理程序的处理程序。此时，您可以处理异常并继续，或退出程序。

Answer 10

Iterrupts基本上是硬件驱动的，就像您的打印机指示它“缺纸”或网卡指示它已断开连接一样。

异常只是程序中的错误条件，由try / catch块检测到。像：

Try
   {
   ... various code steps that "throw exceptions" on error ...
   }
catch (exception e)
   {
   print 'Crap! Something bad happened.' + e.toString()
   }

这是捕捉代码块中发生的“任何错误”的便捷方式，因此您可以以类似的方式处理它们。

Answer 11

保持简单......

当你完成处理中断时，你（通常）会在你被打断之前回到你正在做的事情。

处理异常涉及丢弃当前正在处理的各个层，直到您冒泡到可以处理（捕获）异常的点。

在处理中断时，您可能决定抛出异常，但这并不意味着您必须将中断本身视为异常。例外不会“中断”（因为这意味着在你被打断之前可能会回到你正在做的事情上）;而是他们“中止”（当前活动的某些子集）。

并且，正如已多次提到的，中断通常由外部实体（如硬件或用户）（例如鼠标单击或CTRL-C之类的击键）触发，而异常由软件检测到“问题”同步生成（抛出） “或”特殊条件“。

中断和例外

11 个答案:

异常

中断

陷阱