中断和轮询

引言

串行接口（外文名：Serial Interface，简称：串口）是采用串行通信方式的扩展接口，指数据一位一位地顺序传送。串行接口的特点是通信线路简单，只要一对传输线就可以实现双向通信（可以直接利用电话线作为传输线），从而大大降低了成本，特别适用于远距离通信，但传送速度较慢。

外部设备与中央处理器交互一般有两种手段：中断和轮询。

中断（Interrupt）

中断就是由硬件或者软件发出的一种IRQ（中断信号），一旦CPU接收到中断信号，CPU就会暂停当前执行的任务，并且保留现场，去响应外设的中断请求。
中断通知机制通过硬件信号异步唤起处理器的注意，解决了外部设备与处理器之间速度不匹配导致的资源浪费问题。

轮询（Polling）

很多I/O设备都有一个状态寄存器，用于描述设备当前的工作状态，每当设备状态发生改变时，设备将修改相应状态寄存器位。通过不断查询设备的状态寄存器，CPU就可以了解设备的状态，从而进行必要的I/O操作。为了节约CPU资源，查询工作往往不是连续的，而是定时进行。
轮询方式具有简单、易实现、易控制等优势，在很多小型系统中有大量的应用。对那些敏感度不高、具有大量CPU资源的系统来说，轮询方式有很广泛的应用。
轮询方式存在的不足：

• 增加系统开销。无论是任务轮询还是定时器轮询都需要消耗对应的系统资源。
• 无法及时感知设备状态变化。在轮询间隔内的设备状态变化只有在下次轮询时才能被发现，这将无法满足对实时性敏感的应用市场。
• 浪费CPU资源。无论是设备是否发生状态改变，轮询总在进行，在实际情况中，大多数设备的状态改变通常不会那么频繁，轮询将白白浪费CPU时间片。

中断与轮询的区别

• 轮询方式存在空转损耗，它是可控并且实时的。消耗大量cpu的处理时间，周期连续检测外部事件的发生。
• 中断的高优先级和快速响应要求在极端条件下将造成“活锁”效应。各种各样的输入输出设备通过中断处理方式进行并行操作，使中断次数增加，会造成CPU无法响应中断；如果在缓冲区装满数据之后发生中断。那么在数据传送过程中，发生中断的机会较多，将耗去大量的CPU处理时间。
• 中断不是协议，而是一种硬件机制；轮询反之。
• 处理器在每个指令周期都会去查看中断寄存器，如果中断寄存器有效，也就是发生了中断，那么cpu会执行一系列与中断相关的操作。也就是说中断也是需要CPU check。中断和轮询并不是完全相反。