中断和轮询哪个效率高？怎样决定是采用中断方式还是采用轮询方式去实现驱动？
参考回答
中断和轮询各有优缺点，哪种方式更高效取决于具体应用场景的要求。一般来说，中断在响应时间和效率上更优，尤其适合需要实时性要求高的应用，而轮询则适合对响应时间要求不严格、且系统资源有限的场景。
中断方式的优点：
– 实时性高：中断在设备准备好时会立即触发，可以快速响应外设的事件，不需要等待。
– 资源节省：中断可以避免 CPU 一直处于忙碌状态，不需要周期性地查询设备，因此节省了处理器资源。
轮询方式的优点：
– 简单实现：轮询相对实现简单，编写程序时不需要复杂的中断管理。
– 容易调试：由于轮询是由程序主动触发的，相较中断，调试时更容易追踪和控制程序流程。
决定是否使用中断或轮询：
– 如果外设事件发生的频率较高，且需要快速响应（例如网络数据接收、传感器数据获取等），应选择中断方式。
– 如果外设事件发生频率较低或可以容忍延迟，且对实现复杂度有要求（例如低成本或小系统），则可以选择轮询方式。
详细讲解与拓展
- 中断方式的效率和适用场景：
- 实时性要求高：中断适用于外设事件不规律、需要及时响应的应用。例如，当一个外设设备（如定时器、传感器、网络接口等）产生事件时，立即通知CPU处理，不需要等待。
- 系统资源管理：在使用中断时，CPU并不会频繁查询外设状态，而是被外设中断驱动，空闲时可以执行其他任务。这样，中断方式能节省CPU资源，使系统能执行其他操作。
- 多任务支持：中断方式更适合支持多任务的系统。在操作系统中，系统通常会通过中断来切换任务，使多个任务能够并行执行。
例如，网络通信中，数据接收往往通过中断处理。当接收到数据包时，网络接口卡会通过中断通知CPU进行数据处理，而不需要CPU频繁轮询检查网络接口的状态。
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轮询方式的效率和适用场景：
- 实现简单：轮询是一个简单的程序控制结构，适用于低复杂度系统和不要求实时响应的场景。开发时，不需要涉及复杂的中断处理程序和中断优先级管理。
- 处理器负担较重：在轮询模式下，CPU会周期性地检查外设状态，即使外设没有发生事件，CPU仍然在查询。这会占用更多的CPU时间，导致处理器负担较重，特别是在设备事件发生频率较低时。
- 低成本系统：在某些低成本嵌入式系统中，可能没有中断支持或者中断管理较为复杂，那么轮询方式成为一个简单易行的选择。
比如，在一些简单的嵌入式系统中，轮询被用来定时检查按键状态。当按键按下时，系统通过轮询读取按键的状态，并处理事件。
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选择中断还是轮询的决策依据：
- 外设事件的发生频率和紧急性：
- 如果事件是周期性的且紧急（例如，定时器、实时数据采集等），应选择中断。
- 如果事件发生频率较低，且无需实时响应（例如，按钮按下、外设状态变更等），可以选择轮询。
- 外设事件的发生频率和紧急性：
- 系统资源：
- 如果系统资源有限，需要节省CPU周期，使用中断方式是更优选择。
- 如果系统资源较为充足，且处理器负担不重，使用轮询方式可能更为简单。
- 系统的复杂度和调试需求：
- 中断会增加系统的复杂性，需要处理上下文切换、优先级管理等复杂问题，调试也相对困难。
- 轮询则更为直观和易于调试，适合简单系统。
- 功耗要求：
- 中断可以使CPU在等待事件时进入低功耗状态，从而节省电量。
- 轮询模式下，由于CPU持续运行，它的功耗相对较高。
示例：
- 中断应用场景：
- 假设一个外设设备（如传感器）每隔一段时间会产生一个事件。如果使用轮询，CPU会不断检查传感器的状态，浪费大量处理时间。而使用中断时，传感器会在事件发生时通过中断通知CPU，CPU只在传感器有事件时才被打断处理，这样既提高了效率，又节省了资源。
- 轮询应用场景：
- 例如一个按钮按下事件发生频率低，系统可能采用轮询方式来检查按钮的状态。每隔一段时间，系统检查按钮是否被按下，如果按下，则执行相关操作。如果事件较少发生，轮询方式的开销是可以接受的。
总结
中断和轮询各有其优势和适用场景。中断方式适合对实时性要求高、外设事件频繁且不容错过的应用，能够节省CPU资源并提高效率；轮询方式适合事件发生频率低、系统简单且对响应时间要求不高的应用。决定采用哪种方式应根据外设事件的发生频率、系统资源的限制以及实现的复杂度来综合考量。