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中断机制

我是CPU一号车间的阿Q，又来了！

我们日常工作就是不断执行代码指令，但背后并不轻松。不能只是专注于执行，还得与主板连接的其他单位保持联系，比如键盘、鼠标、磁盘，以及最近让网卡惹麻烦的那个。

内存虽然被认为是慢的，但它比某些部件更快。我们不能等待，于是找到了中断这个解决办法。

在车间里安装了一个大灯，当其他单位想联系我们时，会发送中断信号，大灯就会亮起。每执行一条指令，我们就会检查大灯状态。一旦发现灯亮，就暂停当前工作去处理。为了处理完成后能恢复工作，我们需要保存当前执行的线程信息，保存到栈中。这是必须的，否则无法继续。有时候我们不想被打断，所以在eflags寄存器中设置一个标记。如果标记为1，我们才允许被打断，标记为0则无论如何都不干扰。

还有一个问题：很多单位都想联系我们，需要区分优先级。于是我们设立了一个全资子公司，专门负责中断控制，叫可编程中断控制器（PIC），外号8259A。

每个单位都有唯一的中断向量编号，记录在中断描述符表（IDT）里。为了方便查找，IDTR寄存器指向这个表。异常处理也是通过这个表来执行异常处理函数，比如除以零错误、内存错误等。异常处理和中断处理不同，异常是同步的必须处理，中断是无预知的异步事件。

随着CPU核数扩展，我们又换了新控制器，叫APIC。

APIC有两个部门：I/O APIC负责外部单位的接待，Local APIC则由外包团队在各车间工作。通过APIC，我们可以将中断分发给指定的核，处理器间中断（IPI）也能互相调用。每当网卡收到数据包，就通过中断通知我们。最近网络数据量激增，APIC让所有车间分担负载，但还是让我忍无可忍。我去理论网卡，结果网卡无辜地推给APIC。终于，我们决定在操作系统里设置中断亲和性（SMP Affinity），让中断只绑定到指定核。这样一来，网络峰期压力也得到了缓解。

会议结束后，操作系统代表匆匆离开，留下我们思考未完待续...

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