中断和轮询函数是编程中的两种常见的实现方式,用来解决程序与外部环境进行数据交换的问题。在这篇文章中,我们将会从多个方面阐述中断和轮询函数的区别。

一、中断和轮询函数的定义

中断是指计算机为了响应某种事件(如硬件设备传输数据或出现错误)而停止正在执行的程序,并转而执行相应的事件处理程序的一种机制。中断通常通过硬件实现,在中断发生时,计算机会保存程序状态、跳转到处理程序,处理完毕后再恢复原先的状态。

 void Interrupt_function() { //中断处理函数 } 

轮询函数是指程序不停地查询外部设备的状态,得到设备状态后再进行相应的处理,因为程序需要不停地循环查询,所以叫做轮询。轮询函数是属于被动的方式,当外围设备发送的外部信号达到一定的识别标准时,才会触发对应的函数。

 void Polling_function() { while (1) { //查询外部设备状态 if (Device_status == Ready) { //处理 } } } 

二、中断和轮询函数的实现方式

中断是通过硬件实现的,当外设有信号产生时,硬件会自动执行中断处理程序,中断程序会将中断的数据保存,并通过中断向量表来处理具体的中断类型。在中断程序处理完成后,会自动恢复现场并继续执行之前的程序。

轮询函数是通过程序不断地查询外设状态来实现的,被动等待设备有信号产生。轮询会占用大量的CPU时间,在CPU速度缓慢的情况下,轮询函数效率低下,会导致资源的浪费。

三、中断和轮询函数的实时性

中断具有较高的实时性,因为中断是通过硬件直接向CPU发送中断请求,CPU会立即响应中断请求,执行中断程序。因此在中断处理程序执行之前,CPU无须等待任何外部信号的到达,从而提高了系统的响应速度。

轮询函数的响应速度较低,因为轮询函数需要通过程序不断查询外设状态,而且需要等待外部信号到达才能触发相应的处理程序。

四、中断和轮询函数的优缺点

4.1 中断的优缺点

中断的优点是能够提供实时性的处理能力,当外部事件发生时,中断能够迅速响应,可以快速地抢占CPU资源,提高系统的响应速度。

中断的缺点是它很容易引起系统的混乱,中断可以在任何时间发生,而且中断处理函数会打断正常程序的执行,如果程序不正确地处理中断,可能会引起程序错误和系统崩溃。

4.2 轮询的优缺点

轮询的优点是实现上比较简单,适用于一些简单的应用场景。另外轮询可以在程序的某些位置插入代码,实现相应的功能,不需要特别的中断处理函数。

轮询的缺点是占用大量的CPU时间,程序无法做其它任务。另外轮询的效率比较低,需要不停地地查询外部设备的状态,这对于 CPU 速度较慢的情况下,会导致资源的浪费。

五、总结

中断和轮询函数是常见的数据交换方式,中断适用于对实时性要求比较高的应用场景,轮询适用于处理一些简单的数据交换场景。在实际开发中,需要根据具体的应用场景选择合适的方式来进行数据交换。