我了解了OS系统的工作原理，并且知道外围设备可以发送OS处理的中断。但是我对它如何实际处理没有任何见识。
当我左右移动鼠标时会发生什么？它是否每毫秒发送一次中断？ OS如何处理进程的执行和鼠标定位，尤其是在有一个CPU的情况下？在这种情况下，OS如何有效执行上下文切换？
例如，有3个启动过程。进程1是活动的，进程2和进程3已准备就绪，但处于挂起状态。用户使用进程1中的键盘输入内容。据我了解，OS调度程序可以在等待输入的同时启动进程2或进程3。我认为诀窍在于时机。像处理器一样快，它能够在用户按下之间启动进程2和3。
此外，我将不胜感激任何可以熟悉io的工作原理的文献参考，尤其是在时间和计划方面。
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让我们假设它是某种USB设备。对于USB，您有2层设备驱动程序-USB控制器驱动程序和USB外围设备（键盘，鼠标，操纵杆，触摸板等）驱动程序。 USB外围设备驱动程序要求USB控制器驱动程序定期（例如，每8毫秒）轮询设备，USB控制器驱动程序对此进行设置，而USB控制器硬件进行此轮询（而非软件/驱动程序），以及是否接收到来自USB外围设备，它将IRQ发送回USB控制器驱动程序。
当USB控制器发送IRQ时，它将导致CPU中断正在执行的操作并执行USB控制器驱动程序的IRQ处理程序。 USB控制器驱动程序的IRQ处理程序检查USB控制器的状态，并弄清楚为什么它发送IRQ。并注意到USB控制器从USB外设接收到数据；这样就可以确定哪个USB外设驱动程序负责并将接收到的数据转发到该USB外设的设备驱动程序。
注意：因为花太多时间处理IRQ很不好（因为这可能导致其他更重要的IRQ的处理被推迟），有时IRQ处理程序和更高级别的逻辑之间会有某种分离;这几乎是队列的某种变体，其中IRQ处理程序将通知放在队列中，然后从IRQ处理程序返回，队列上的通知导致稍后执行其他操作。这可能发生在USB控制器驱动程序的中间（例如USB控制器驱动程序的IRQ处理程序做了一些工作，然后创建了一个通知，该通知导致USB控制器驱动程序的其余部分完成了其余工作）。有多种方法可以实现这种“通知队列”（延迟过程调用，消息传递，某种其他形式的通信等），并且不同的操作系统使用不同的方法。
USB外围设备的设备驱动程序（例如键盘驱动程序，鼠标驱动程序等）接收USB控制器驱动程序发送的数据（数据来自通过轮询USB外围设备而获取的USB控制器）；并检查该数据。根据数据所包含的内容，USB外设的设备驱动程序可能会构造某种事件，以“操作系统标准”的方式描述发生了什么。这可能很复杂（例如，涉及跟踪设备的过去状态以及用于键盘布局的查找表等）。在任何情况下，都将使用某种形式的“通知队列”将结果事件转发给其他对象（通常是用户空间进程）。这可能与以前使用的“通知队列”相同。但可能会有很大的不同（旨在适应用户空间而不是仅用于内核/设备驱动程序）。
注意：通常，每个支持多任务的OS都提供一种或多种正常进程可以用来相互通信的方式。称为“进程间通信”。有多种可能性-管道，套接字，消息传递等。它们全部与调度交互。例如。一个进程可能需要等待，直到它接收到数据并调用一个函数（例如，从管道中读取，从套接字中读取，或者等待消息，或者..）该函数（如果队列中没有数据要接收）将导致通知调度程序将任务置于“阻止”状态（该任务将不会获得任何CPU时间）；当数据到达时，调度程序被告知将任务从“阻塞”状态中退出（这样可以/将再次获得CPU时间）。通常（对于良好的操作系统），每当任务从“阻塞”状态中退出时，调度程序就会决定该任务是否应立即抢占当前正在运行的任务；基于某种任务/线程优先级。换一种说法;如果较低优先级的任务当前正在运行，而较高优先级的任务正在等待接收数据，则当较高优先级的任务接收到数据时，它正在等待调度程序可以立即执行任务切换（从较低优先级的任务到较高优先级的任务）这样优先级较高的任务就可以非常快速地检查接收到的数据（无需等待CPU进行次要工作的时间）。
无论如何；事件（来自USB外设的设备驱动程序）被某物（可能是用户空间中的进程）接收到，很可能导致该进程被阻塞并由调度程序立即给定CPU时间。这是用户空间中“层次结构/事物树”的顶部；树中的每个事物都可以查看接收到的数据，然后将其转发到树中的其他事物（使用相同的进程间通信将数据转发给其他事物）。例如;该“层次结构/事物树”可能在树的顶部具有“会话管理器”，然后在其下方具有“ GUI”，然后在其之下具有多个应用程序窗口。有时，一个事件将被消耗并且不转发给其他事件（例如，如果您按“ alt + tab”，则GUI可能会处理该事件本身，而GUI不会将其转发到当前具有键盘焦点的应用程序窗口）。 / p>
最终，大多数事件将在常规应用程序中结束。普通应用程序通常具有一种语言运行时，该运行时将抽象出操作系统的详细信息，从而使应用程序更易于移植（这样，程序员不必关心其应用程序在哪个OS上运行）。例如，对于Java，Java虚拟机可以将操作系统的事件（通过“ OS特定”通信机制以“ OS特定”格式到达）转换为通用的“ KeyEvent”（并通知任何“ KeyListener”）
整个路径（从驱动程序到应用程序中的功能/方法）可能涉及成千上万行由数百人编写的代码，这些代码分布在许多不同的层上。负责一个程序段（例如GUI）的程序员不必担心其他程序段（例如驱动程序）的程序员会做什么。为此原因;您可能不会找到涵盖所有内容（所有层次）的单一信息源。相反，您将仅找到设备驱动程序开发人员的信息，或者仅找到C ++应用程序开发人员的信息，或者...
这也是为什么没有人能提供比一般概述更多的信息（没有任何特定于操作系统或“特定于层”的详细信息）的原因-他们必须写12本书来提供非常详细的答案。