中断和DMA，后台发生了什么？
Interrupt and DMA, what happens in the background?
我正在尝试了解系统如何处理中断，以及如果系统中集成了 DMA，它将如何工作。
我就把目前理解到的说一下吧，我说的对不对，希望大家多多反馈。
为了让系统捕捉到某些设备执行的 I/O 操作，系统使用了所谓的中断。
系统为给定的操作设置中断（我们感兴趣的是，例如在键盘上打字），一旦执行了操作，系统就会捕获它。
现在我有些疑惑，一旦我们捕捉到中断，后台会发生什么？间接费用是多少？ CPU 需要设置什么？有上下文切换吗？中断处理程序如何工作？
CPU必须做一些工作才能处理中断，它是否读取寄存器并在内存中写入"message"，以便用户看到它？
如果我们有一个 DMA，相反，一旦 CPU 捕捉到中断，它就不需要处理设备的内存访问，因此它可以执行其他事情，直到 DMA 中断 CPU 告诉他传输已完成并且 CPU 可以安全地关闭处理？
如您所见，有些事情我需要澄清一下。我将衷心感谢您的帮助。我知道所有这些问题的答案都可以写在一本书中，但我所需要的只是知道事物之间的联系，对幕后发生的事情有直觉，以便更容易地推理它。
中断由称为中断服务例程 (ISR) 的东西处理。这些是由内核实现并向硬件注册的功能。每种类型的中断都在一个单独的处理程序中注册。
当硬件接收到中断时，它会停止执行任何 运行 进程（在该处理器上），将进程的状态（寄存器、标志、段）压入堆栈并执行 ISR .
除了保存上下文，硬件还做了一件更重要的事情。它将处理器上下文更改为特权模式（下环）。这当然是在处理器已经不在 Ring 0 中并且 ISR 需要特权操作的情况下。中断描述符Table（IDT）中有一个标志，它告诉处理器它是用户模式异常还是特权模式异常。
由于这些 ISR 是由内核编写的，因此它们是可信的。这些 ISR 执行任何需要的操作，例如在键盘中断的情况下，它将字节读取移动到前台进程的输入流中。
ISR 完成后（由 X86 上的 iret 指令发出信号），程序的状态被弹出，进程继续执行。
是的，这可以被认为是上下文切换，但实际上不是，因为没有加载其他进程。它可以被认为是暂停，直到完成更重要的工作。
虽然这会产生一些开销，但对于像键盘中断这样频繁的中断（ISR 非常小）而且这些中断非常罕见的情况下开销并不大。
但是说有一个硬件做作业是非常有规律的间隔。比如磁盘read/write或者网卡。这种情况下，一而再再而三的打断，代价会很大。
所以我们使用的是DMA（直接内存访问）。处理器为这些硬件分配一些物理内存。他们可以在不停止进程的情况下访问这部分 RAM，因为不需要处理器的干预。
他们继续做他们需要的所有 IO，但最后当工作完成时（或者如果失败），他们用一个中断向处理器发出信号。
我正在尝试了解系统如何处理中断，以及如果系统中集成了 DMA，它将如何工作。
我就把目前理解到的说一下吧，我说的对不对，希望大家多多反馈。
为了让系统捕捉到某些设备执行的 I/O 操作，系统使用了所谓的中断。 系统为给定的操作设置中断（我们感兴趣的是，例如在键盘上打字），一旦执行了操作，系统就会捕获它。
现在我有些疑惑，一旦我们捕捉到中断，后台会发生什么？间接费用是多少？ CPU 需要设置什么？有上下文切换吗？中断处理程序如何工作？
CPU必须做一些工作才能处理中断，它是否读取寄存器并在内存中写入"message"，以便用户看到它？
如果我们有一个 DMA，相反，一旦 CPU 捕捉到中断，它就不需要处理设备的内存访问，因此它可以执行其他事情，直到 DMA 中断 CPU 告诉他传输已完成并且 CPU 可以安全地关闭处理？
如您所见，有些事情我需要澄清一下。我将衷心感谢您的帮助。我知道所有这些问题的答案都可以写在一本书中，但我所需要的只是知道事物之间的联系，对幕后发生的事情有直觉，以便更容易地推理它。
中断由称为中断服务例程 (ISR) 的东西处理。这些是由内核实现并向硬件注册的功能。每种类型的中断都在一个单独的处理程序中注册。
当硬件接收到中断时，它会停止执行任何 运行 进程（在该处理器上），将进程的状态（寄存器、标志、段）压入堆栈并执行 ISR .
除了保存上下文，硬件还做了一件更重要的事情。它将处理器上下文更改为特权模式（下环）。这当然是在处理器已经不在 Ring 0 中并且 ISR 需要特权操作的情况下。中断描述符Table（IDT）中有一个标志，它告诉处理器它是用户模式异常还是特权模式异常。
由于这些 ISR 是由内核编写的，因此它们是可信的。这些 ISR 执行任何需要的操作，例如在键盘中断的情况下，它将字节读取移动到前台进程的输入流中。
ISR 完成后（由 X86 上的 iret 指令发出信号），程序的状态被弹出，进程继续执行。
是的，这可以被认为是上下文切换，但实际上不是，因为没有加载其他进程。它可以被认为是暂停，直到完成更重要的工作。
虽然这会产生一些开销，但对于像键盘中断这样频繁的中断（ISR 非常小）而且这些中断非常罕见的情况下开销并不大。
但是说有一个硬件做作业是非常有规律的间隔。比如磁盘read/write或者网卡。这种情况下，一而再再而三的打断，代价会很大。
所以我们使用的是DMA（直接内存访问）。处理器为这些硬件分配一些物理内存。他们可以在不停止进程的情况下访问这部分 RAM，因为不需要处理器的干预。
他们继续做他们需要的所有 IO，但最后当工作完成时（或者如果失败），他们用一个中断向处理器发出信号。