Linux_硬中断和软中断的区别

中断

中断本质上是-一种特殊的电信号，由硬件设备发向处理器。从物理学的角度看，中断是一种电信号，由硬件设备生成，并直接送入中断控制器的输入引脚中一中断控制器是个简单的电子芯片，其作用是将多路中断管线，采用复用技术只通过一个和处理器相连接的管线与处理器通信。当接收到一个中断后，中断控制器会给处理器发送一个电信号。处理器一经检测到此信号，便中断自己的当前工作转而处理中断。此后，处理器会通知操作系统已经产生中断，这样，操作系统就可以对这个中断进行适当地处理了。

中断处理程序

在响应一个特定中断的时候，内核会执行-一个函数，该函数叫做中断处理程序(interrupthandler)或中断服务例程( interrupt service routine, ISR)。产生中断的每个设备都有一个相应的中断处理程序。例如，由一个函数专门处理来自系统时钟的中断，而另外一个函数专门处理由键盘产生的中断。一个设备的中断处理程序是它设备驱动程序的一部分——设备驱动程序是用于对设备进行管理的内核代码。Linux中，中断处理程序就是简单的C语言函数，只不过这些函数必须按照特定的类型声明，以便内核能够以标准的方式传递处理程序的信息，在其他方面，它们与一般的函数别无二致。中断处理程序与其他内核函数的真正区别在于中断处理程序是被内核调用来响应中断的,而它们运行于我们称之为中断上下文的特殊上下文中。中断可能随时发生，因此中断处理程序也就随时可能执行。所以必须保证中断处理程序能够快速执行，这样才能保证尽可能快地恢复中断代码的执行。

上半部分和下半部分

中断处理程序是上半部(tophalf)——接收到一个中断，它就立即开始执行，但只做有严格时限的工作，例如对接收的中断进行应答或复位硬件，这些工作都是在所有中断被禁止的情况下完成的。能够被允许稍后完成的工作会推迟到下半部分去(bottomhalf)。此后，在合适的时机，下半部会被开中断执行。

举例
让我们考察一下上半部和下半部分割的例子，还是以我们的老朋友—— 网卡作为实例。当网卡接收来自网络的数据包时,需要通知内核数据包到了。网卡需要立即完成这件事，从而优化网络的吞吐量和传输周期，以避免超时。因此，网卡立即发出中断:嗨，内核，我这里有最新数据包了。内核通过执行网卡已注册的中断处理程序来做出应答。中断开始执行，通知硬件，拷贝最新的网络数据包到内存，然后读取网卡更多的数据包。这些都是重要、紧迫而又与硬件相关的工作。内核通常需要快速的拷贝网络数据包到系统内存，因为网卡上接收网络数据包的缓存大小固定，而且相比系统内存也要小得多。所以上述拷贝动作一旦被延迟，必然造成缓存溢出——进入的网络包占满了网卡的缓存，后续的入包只能被丟弃。当网络数据包被拷贝到系统内存后，中断的任务算是完成了，这时它将控制权交还给系统被中断前原先运行的程序。处理和操作数据包的其他工作在随后的下半部中进行。

硬中断

由与系统相连的外设(比如网卡、硬盘)自动产生的。主要是用来通知操作系统系统外设状态的变化。比如当网卡收到数据包的时候，就会发出一个中断。我们通常所说的中断指的是硬中断(hardirq)。

软中断：

软中断是一组静态定义的下半部接口,有32个,可以在所有处理器上同时执行——即使两个类型相同也可以。可是，使用软中断需要特别小心，因为两个相同的软中断有可能同时被执行。此外，软中断还必须在编译期间就进行静态注册。
软中断是一种推后执行的机制,定时器,网卡的数据的处理是很典型的软中断,这个和中断向量表里的中断是完全不一样的,以网络数据的处理为例,当网卡接到一个数据包后,其中断处理程序只是把数据复制到缓冲区,然后就告诉网卡,你可以再传数据给我了,也就是中断返回,但在此之前,网卡的中断处理程序要置一个标志位,告诉操作系统有事要做,这个事就是软中断。

俩者区别：

• 硬中断是由外部事件引起的因此具有随机性和突发性；软中断是执行中断指令产生的，无外部施加中断请求信号，因此中断的发生不是随机的而是由程序安排好的。
• 硬中断的中断响应周期，CPU需要发中断回合信号（NMI不需要），软中断的中断响应周期，CPU不需发中断回合信号。
• 硬中断的中断号是由中断控制器提供的（NMI硬中断中断号系统指定为02H）；软中断的中断号由指令直接给出，无需使用中断控制器。
• 硬中断是可屏蔽的（NMI硬中断不可屏蔽），软中断不可屏蔽。