中断和异常的区别

中断是指 CPU 对系统发生某事件时的一种响应，即CPU 暂停正在执行的程序，在保留现场后，自动地转去执行该事件的中断处理程序，执行完后，再返回到原程序的断点处继续执行。

中断分为外中断和内中断。

• 外中断，就是我们指的中断，是指由于外部设备事件所引起的中断，如常见的磁盘中断、打印机中断等；中断由外因引起，与现行指令无关，是正在运行的程序所不期望的，中断的引入是为了支持CPU和设备之间的并行操作。
• 内中断，就是异常，是指由于 CPU 内部事件所引起的中断，比如程序的非法指令或者地址越界。异常是由CPU本身原因引起，表示CPU执行指令时本身出现的问题。

中断会使 CPU 由用户态变为内核态，使操作系统重新夺回对 CPU 的控制权，中断是让操作系统内核夺回 CPU 使用权的唯一途径。如果没有中断机制，那么一旦应用程序上 CPU 运行，CPU 就会一直运行这个应用程序。

不同的中断信号，需要不同的中断处理程序来处理。当 CPU 检测到中断信号后，会根据中断信号的类型去查询“中断向量表”，以此来找到相应的中断处理程序在内存中的存放位置。

用户缓冲区

调用read()申请的buffer就是用户缓冲区

每次调用read()的过程如下:

1. 用户进程通过read()方法向操作系统发起调用，此时上下文从用户态转向内核态
2. DMA控制器把数据从硬盘中拷贝到读缓冲区
3. CPU把读缓冲区数据拷贝到应用缓冲区，上下文从内核态转为用户态，read()返回

DMA

为什么要有 DMA 技术?

在没有 DMA 技术前，I/O 的过程是这样的：

• CPU 发出对应的指令给磁盘控制器，然后返回；
• 磁盘控制器收到指令后，于是就开始准备数据，会把数据放入到磁盘控制器的内部缓冲区中，然后产生一个中断；