
【计】 multiprogramming interrupt
【计】 multiprogram
interrupt; sever; suspend; break; discontinue; intermit; take off
【计】 breakout; I; INT; interrupt
【医】 break
【经】 knock off
多道程序中断是计算机操作系统中的核心概念,指在支持多道程序运行的环境下,中央处理器(CPU)通过中断机制实现不同程序间的快速切换和资源调度。其本质是一种通过硬件信号触发、操作系统协调的异步事件处理机制,可分解为以下三部分理解:
多道程序基础原理
多道程序设计(Multiprogramming)允许内存中同时驻留多个程序,当某个程序因等待I/O操作而暂停时,CPU立即转去执行其他就绪程序。这种设计突破了单道程序系统的资源闲置问题,使CPU利用率从早期系统的30%提升至60%以上(参考《Operating System Concepts》第10版)。
中断机制的运作流程
中断分为硬件中断(如时钟中断、设备中断)和软件中断(如系统调用)。当中断控制器接收到中断请求后,CPU会保存当前程序的上下文状态到进程控制块(PCB),随后根据中断向量表跳转至中断服务程序(ISR)。典型的中断处理周期包含:中断请求→中断响应→状态保存→服务执行→恢复现场五个阶段。
性能优化与挑战
现代操作系统通过中断优先级判定、中断屏蔽、中断嵌套等技术提升响应效率。例如实时操作系统(RTOS)采用抢占式调度策略,允许高优先级中断立即抢占低优先级任务(IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems, 2023)。但频繁中断可能引发上下文切换开销过大、优先级反转等问题,需通过中断聚合、自适应调度算法等优化手段平衡系统吞吐量与响应延迟。
“多道程序中断”是计算机系统中结合了“多道程序”运行机制与“中断”技术的核心概念,其含义和作用可综合如下:
中断
指程序执行过程中,由硬件或软件事件触发(如I/O操作完成、定时器超时等),CPU暂停当前任务,转去执行特定处理程序,处理完成后返回原任务继续运行的过程。例如,提到中断是“外部事件调用处理程序的跳转过程”。
多道程序
指在内存中同时驻留多个程序,通过操作系统调度,使CPU在多个程序间快速切换,实现资源复用和效率提升(如当一个程序等待I/O时,CPU执行另一程序)。
在多道程序环境下,中断机制的作用尤为关键,主要体现在:
实现程序并发运行
通过中断触发操作系统的调度程序,CPU可在多个任务间切换(例如时间片中断),避免单一程序独占资源。
响应外部实时事件
例如I/O设备完成操作后发送中断信号,CPU立即处理该设备数据,同时切换其他程序继续运行,提升系统吞吐量。
保障系统健壮性
通过硬件故障中断(如内存错误),操作系统可快速隔离问题程序并恢复其他程序运行。
“多道程序中断”的本质是通过中断机制,使操作系统能高效管理多个程序的并发执行,最大化资源利用率。这一机制是现代计算机实现多任务、实时响应的基石。若需进一步了解中断分类(如内/外中断)或调度算法,可参考、、的详细分析。
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