作業系統中陷阱和中斷的區別

作業系統負責控制計算機系統的資源，並在硬體和軟體之間充當介面。在程式執行過程中出現的事件管理是作業系統設計的一個關鍵部分。陷阱和中斷是為此目的而使用的兩種常用方法。

陷阱是由計算機生成的事件，是由於當時正在執行的程式中發生的錯誤或異常引起的。陷阱的一些例子包括除以零、頁面錯誤和非法指令。發生陷阱後，CPU 會立即進入核心模式並將控制權交給作業系統的陷阱處理程式，陷阱處理程式負責處理錯誤並採取必要的措施（例如終止程式）。
相反，中斷是由硬體生成的事件，由計時器或外部裝置（如鍵盤或滑鼠）觸發。

什麼是作業系統中的陷阱？

作業系統中的陷阱是由軟體生成的異常，是由程式執行期間發生的錯誤或異常引起的。當發生陷阱時，CPU 從使用者模式切換到核心模式，並跳轉到作業系統中預定義的位置——陷阱處理程式。陷阱可能由於多種原因發生，包括除以零、訪問錯誤的記憶體地址、執行錯誤的指令或其他可能導致程式崩潰或產生錯誤結果的意外事件。

陷阱也可以由軟體故意建立，以請求作業系統提供特定服務，例如讀取檔案或分配記憶體。作業系統的陷阱處理程式負責管理陷阱並根據陷阱的原因採取適當的操作。例如，如果非法指令觸發了陷阱，陷阱處理程式可能會終止程式並通知使用者錯誤。如果陷阱是由對特定服務的請求引起的，陷阱處理程式可能會執行請求的服務並將控制權返回給程式。

陷阱是如何工作的？

以下步驟總結了陷阱在作業系統中的工作原理：

程式執行期間可能會發生錯誤或異常，例如除以零錯誤、嘗試訪問錯誤的記憶體或無效的指令。CPU 在檢測到錯誤或異常後會生成陷阱訊號。
使用此訊號，CPU 進入核心模式並將控制權轉移到作業系統的預定義區域——陷阱處理程式。
作業系統的陷阱處理程式確定陷阱的來源並採取適當的操作。這可能包括終止程式、通知使用者錯誤或提供程式請求的特定服務。
陷阱處理程式完成其工作後，控制權會返回到產生陷阱的程式，並且 CPU 返回到使用者模式。

什麼是作業系統中的中斷？

硬體裝置（例如鍵盤、滑鼠或磁碟驅動器）可以向作業系統傳送中斷訊號，指示 CPU 暫時暫停當前正在執行的程式的執行並切換到另一項任務。在現代計算機系統中，中斷是提供輸入/輸出 (I/O) 服務和多工處理的關鍵技術。

發生中斷時，CPU 會立即從使用者模式切換到核心模式，並將控制權交給作業系統的中斷處理程式。中斷處理程式在確定中斷的來源後，會採取適當的操作，例如從裝置讀取資料或執行其他 I/O 操作。

中斷可以分為兩類：硬體中斷和軟體中斷。

硬體中斷由外部硬體元件生成，而軟體中斷由 CPU 上執行的軟體生成。
硬體中斷進一步分為可遮蔽中斷和不可遮蔽中斷。可遮蔽中斷可以由軟體啟用或停用，而不可遮蔽中斷則不能被系統忽略或停用。

中斷是如何工作的？

以下步驟總結了中斷在作業系統中的工作原理：

外部硬體裝置會生成中斷訊號，以通知 CPU 需要對其進行處理。CPU 會暫停當前正在執行的程式的執行並進入核心模式，以便作業系統能夠處理中斷。
作業系統會呼叫其中斷處理程式來處理中斷。中斷處理程式在發生中斷時會找到其來源並做出相應的響應，例如從裝置讀取資料或執行其他輸入/輸出 (I/O) 操作。
處理完中斷後，被中斷的程式會從其暫停的地方恢復執行。

中斷可以分為兩類：硬體中斷和軟體中斷。硬體中斷由外部硬體元件生成，而軟體中斷由 CPU 上執行的軟體生成。