发生中断时CPU怎么知道程序的地址？
当CPU处理中断时，它需要知道当前正在执行的程序的哪个位置出现了问题，以便能够恰当地恢复执行。这个过程比听起来要复杂一些，涉及到硬件和软件的协同工作。我来给你详细讲讲。
首先，我们要明白，中断不是程序主动发起的，而是由外部设备（比如键盘、硬盘控制器、网络接口）或者CPU内部的某些事件（比如除以零、缺页错误）发起的。这些事件会打断CPU当前的正常执行流程。
中断是怎么发生的？
你可以想象成，CPU在忙着跑你的程序，就像一个人在认真听音乐。突然，门铃响了（这是外部中断），或者他发现自己脑子突然短路了（这是内部中断）。这时候，他必须立刻停止正在做的事情，去处理这个突发状况。
硬件层面，当一个中断发生时，中断控制器（Interrupt Controller）会扮演一个关键角色。这个控制器接收来自各种设备的中断请求信号。它会根据中断的优先级来决定是否立即响应，以及响应哪个中断。
CPU 如何知道要去哪里找处理程序？
一旦中断控制器发出信号给CPU，CPU会暂停当前正在执行的指令。这时，它不能简单地继续执行下一条指令，因为那条指令可能根本无法完成，或者已经导致了错误。CPU需要跳转到一个专门处理该中断的代码那里去。
这个“专门处理该中断的代码”叫做中断服务例程（Interrupt Service Routine, ISR），也称为中断处理程序。但是，CPU并不知道这个ISR存在于内存的哪个地址。它需要一个机制来找到这个地址。
这就是中断向量表（Interrupt Vector Table, IVT）（在某些体系结构中也可能称为中断描述符表）发挥作用的地方。
1. 中断向量（Interrupt Vector）：每种类型的中断（比如键盘中断、定时器中断、除以零错误）都有一个唯一的编号，这个编号就叫做中断向量。想象一下，就像每种通知都有一个特定的号码牌。
2. 中断向量表（IVT）：在内存的某个固定区域，操作系统会维护一个表。这个表就是中断向量表。表的索引就是中断向量，而表中的每个条目（项）存储着对应中断的ISR的起始地址。
你可以把它想象成一本电话簿，中断向量就是查找的名字，而电话簿里的条目就是电话号码（ISR的地址）。
CPU 在中断处理中的具体步骤：
1. 硬件中断触发：某个设备产生一个中断信号。
2. 中断控制器响应：中断控制器接收到信号，识别出中断的类型，并生成对应的中断向量。
3. CPU暂停执行：CPU接收到中断请求，立即停止当前正在执行的指令（通常是正在执行的那条指令的末尾，或者如果指令还未开始执行，则跳过）。
4. 保存现场（Context Saving）：这是至关重要的一步。CPU不能只是跳走，它必须知道之后如何回来。所以，它会自动地将当前程序执行状态保存起来。这通常包括：
程序计数器（Program Counter, PC）：也就是下一条将要执行的指令的地址。这是最重要的，告诉CPU从哪里恢复。
CPU通用寄存器：里面存储着当前程序运算过程中使用的各种数据和中间结果。
状态寄存器（Status Register）：包含着算术逻辑单元（ALU）的标志位，比如进位标志、零标志、溢出标志等，以及其他控制信息。
栈指针（Stack Pointer, SP）：指示当前进程的栈顶位置。
这些信息通常会被压入（push）到当前进程的内核栈（Kernel Stack）上。因为中断处理通常是在内核模式下进行的，所以会使用内核栈。
5. 查找ISR地址：CPU收到中断向量后，会利用这个向量作为索引，在中断向量表中查找对应的ISR的地址。
6. 跳转到ISR：CPU将从中断向量表中获取到的ISR地址加载到程序计数器（PC）中，然后开始执行ISR的代码。
7. 执行中断服务例程（ISR）：ISR的代码会负责处理这个具体的中断事件。比如，如果是键盘中断，ISR会读取键盘缓冲区中的按键数据；如果是除以零错误，ISR会向用户报告错误。
中断发生时，CPU是如何知道“程序的地址”？
这里的“程序的地址”可以理解为两个层面：
发生中断的那条指令的地址（或者说，下一条本应执行的指令的地址）：这个地址被保存在程序计数器（PC）中。CPU在响应中断时，会将PC的当前值保存起来（压入栈中），以便中断处理完毕后能够恢复到正确的执行点。
处理这个中断的程序的地址（ISR的地址）：这个地址是通过中断向量表（IVT）找到的。CPU根据中断的类型（通过中断向量）去查IVT，从而得到ISR的起始地址。
所以，总的来说，当中断发生时：
1. CPU知道了它本来应该继续执行的“程序位置”：这个位置（下一条指令的地址）被CPU自动保存在了程序计数器（PC）里，并且会随着其他上下文信息一起被压栈。
2. CPU知道了它“应该去哪里”执行处理代码：这个“去哪里”的地址（ISR的地址）是CPU通过查询中断向量表，根据中断的类型查出来的。
中断发生时，CPU并不是直接“看到”你的程序代码的某个具体行，而是通过保存当前执行进度（PC的值）和查找中断处理程序的入口点（ISR地址）来完成的。这是一种非常精妙且高效的机制，确保了系统能够在各种突发事件中保持稳定，并能正确地恢复到中断前的状态。
首先，我们要明白，中断不是程序主动发起的，而是由外部设备（比如键盘、硬盘控制器、网络接口）或者CPU内部的某些事件（比如除以零、缺页错误）发起的。这些事件会打断CPU当前的正常执行流程。
中断是怎么发生的？
你可以想象成，CPU在忙着跑你的程序，就像一个人在认真听音乐。突然，门铃响了（这是外部中断），或者他发现自己脑子突然短路了（这是内部中断）。这时候，他必须立刻停止正在做的事情，去处理这个突发状况。
硬件层面，当一个中断发生时，中断控制器（Interrupt Controller）会扮演一个关键角色。这个控制器接收来自各种设备的中断请求信号。它会根据中断的优先级来决定是否立即响应，以及响应哪个中断。
CPU 如何知道要去哪里找处理程序？
一旦中断控制器发出信号给CPU，CPU会暂停当前正在执行的指令。这时，它不能简单地继续执行下一条指令，因为那条指令可能根本无法完成，或者已经导致了错误。CPU需要跳转到一个专门处理该中断的代码那里去。
这个“专门处理该中断的代码”叫做中断服务例程（Interrupt Service Routine, ISR），也称为中断处理程序。但是，CPU并不知道这个ISR存在于内存的哪个地址。它需要一个机制来找到这个地址。
这就是中断向量表（Interrupt Vector Table, IVT）（在某些体系结构中也可能称为中断描述符表）发挥作用的地方。
1. 中断向量（Interrupt Vector）：每种类型的中断（比如键盘中断、定时器中断、除以零错误）都有一个唯一的编号，这个编号就叫做中断向量。想象一下，就像每种通知都有一个特定的号码牌。
2. 中断向量表（IVT）：在内存的某个固定区域，操作系统会维护一个表。这个表就是中断向量表。表的索引就是中断向量，而表中的每个条目（项）存储着对应中断的ISR的起始地址。
你可以把它想象成一本电话簿，中断向量就是查找的名字，而电话簿里的条目就是电话号码（ISR的地址）。
CPU 在中断处理中的具体步骤：
1. 硬件中断触发：某个设备产生一个中断信号。
2. 中断控制器响应：中断控制器接收到信号，识别出中断的类型，并生成对应的中断向量。
3. CPU暂停执行：CPU接收到中断请求，立即停止当前正在执行的指令（通常是正在执行的那条指令的末尾，或者如果指令还未开始执行，则跳过）。
4. 保存现场（Context Saving）：这是至关重要的一步。CPU不能只是跳走，它必须知道之后如何回来。所以，它会自动地将当前程序执行状态保存起来。这通常包括：
程序计数器（Program Counter, PC）：也就是下一条将要执行的指令的地址。这是最重要的，告诉CPU从哪里恢复。
CPU通用寄存器：里面存储着当前程序运算过程中使用的各种数据和中间结果。
状态寄存器（Status Register）：包含着算术逻辑单元（ALU）的标志位，比如进位标志、零标志、溢出标志等，以及其他控制信息。
栈指针（Stack Pointer, SP）：指示当前进程的栈顶位置。
这些信息通常会被压入（push）到当前进程的内核栈（Kernel Stack）上。因为中断处理通常是在内核模式下进行的，所以会使用内核栈。
5. 查找ISR地址：CPU收到中断向量后，会利用这个向量作为索引，在中断向量表中查找对应的ISR的地址。
6. 跳转到ISR：CPU将从中断向量表中获取到的ISR地址加载到程序计数器（PC）中，然后开始执行ISR的代码。
7. 执行中断服务例程（ISR）：ISR的代码会负责处理这个具体的中断事件。比如，如果是键盘中断，ISR会读取键盘缓冲区中的按键数据；如果是除以零错误，ISR会向用户报告错误。
中断发生时，CPU是如何知道“程序的地址”？
这里的“程序的地址”可以理解为两个层面：
发生中断的那条指令的地址（或者说，下一条本应执行的指令的地址）：这个地址被保存在程序计数器（PC）中。CPU在响应中断时，会将PC的当前值保存起来（压入栈中），以便中断处理完毕后能够恢复到正确的执行点。
处理这个中断的程序的地址（ISR的地址）：这个地址是通过中断向量表（IVT）找到的。CPU根据中断的类型（通过中断向量）去查IVT，从而得到ISR的起始地址。
所以，总的来说，当中断发生时：
1. CPU知道了它本来应该继续执行的“程序位置”：这个位置（下一条指令的地址）被CPU自动保存在了程序计数器（PC）里，并且会随着其他上下文信息一起被压栈。
2. CPU知道了它“应该去哪里”执行处理代码：这个“去哪里”的地址（ISR的地址）是CPU通过查询中断向量表，根据中断的类型查出来的。
中断发生时，CPU并不是直接“看到”你的程序代码的某个具体行，而是通过保存当前执行进度（PC的值）和查找中断处理程序的入口点（ISR地址）来完成的。这是一种非常精妙且高效的机制，确保了系统能够在各种突发事件中保持稳定，并能正确地恢复到中断前的状态。
网友意见
CPU不需要读整个内存去找中断向量表。
x86架构中，中断向量表的位置保存在IDTR寄存器里，CPU通过这个寄存器就能找到中断向量表，然后根据中断号就可以找到具体的中断入口了。
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