键盘敲入字母时，期间发生了什么？

前提：

  • 主要涉及到设备控制器（包含：数据寄存器、命令寄存器、状态寄存器）的概念；
  • CPU与设备并不是直接交互，而是通过设备控制器来实现的。

过程：

  • 用户从键盘敲入字母时，就会将数据缓存在键盘控制器的寄存器中，键盘控制器通过总线发送中断给CPU；
  • CPU收到中断请求，保存进程的上下文，调用键盘控制器的中断处理函数读取寄存器中的数据存放到【读缓存区队列】；
  • 显示器控制器会定时的从【读缓存区队列】放到【写缓存区队列】，最后将【写缓存区队列】的数据写入到显示器控制器的寄存器中；
  • 最后恢复中断的进程上下文。
大体过程：键盘控制器寄存器--CPU中断--保存进程上下文--处理中断请求--恢复进程上下文


中断

  • 中断是一件异步的事件处理机制；
  • 中断处理程序，要尽可能快的执行完，这样可以减少对正常进程运行调度的影响；
临时关闭中断：由于中断处理程序执行时间过长，可能其他的设备控制器发送给CPU的中断请求未被处理进而丢失中断请求

解决：

引入软中断、将中断过程分为两个阶段：上半部+下半部
  • 上半部（硬中断）：直接处理硬件请求，负责耗时短的操作，执行迅速；例如把网卡的数据读取到内存中，而不关心数据的处理；
  • 下半部（软中断）：以内核线程的方式执行（每一个CPU对应一个软中断内核线程ksoftirpd），处理上半部未完成的工作，通常是比较耗时的工作，延迟执行。