事件监听器的实现——汇编 vs 高级语言

Question

大会：

考虑Intel 8080。要处理中断（例如来自键盘），您只需让键盘将“INT”引脚拉高并在数据总线上放置一个“向量”。该向量指向汇编程序代码中中断服务程序 (ISR) 的位置。详情请见this answer。

高级语言：

考虑附加事件侦听器的概念。例如考虑Javascript's keydown event listener。一个example：

document.getElementById("demo").addEventListener("keydown", myFunction);

function myFunction() {
    document.getElementById("demo").style.backgroundColor = "red";
}

当'demo'元素处于焦点时按下一个键，myFunction 被调用。

关系：

附加事件侦听器的概念与在程序集中包含 ISR 的概念有何关系？

我假设直接响应键盘中断的函数是 1) 操作系统内核的一部分和 2) 用 C 编写的。（这些假设正确吗？）

用户程序如何告诉这个操作系统中断处理程序在中断时提醒它？操作系统函数在处理中断时是否保留一个可变大小的函数列表以进行回调？那么addEventListener 是否将用户回调函数附加到 OS 函数的列表中？

注意：我之所以选择 Intel 8080 作为示例，是因为与现代 CPU 相比，它不具备辅助操作系统相关功能的花哨功能。

Answer 1

从按下一个键到运行 JavaScript keydown 事件侦听器中的代码，这是一个漫长而复杂的过程。假设一个 USB 键盘，通过硬件和软件层的路径是这样的：

• 键盘（硬件层）
• USB 控制器（硬件层）
• USB 控制器驱动程序（内核层）
• USB 通用驱动程序（内核层）
• HID 通用驱动程序（内核层）
• HID 键盘驱动程序（内核层）
• OS UI 事件处理（内核/用户层）
• 浏览器 UI 事件循环（用户层）
• 浏览器 UI 事件处理程序（用户层）
• JavaScript 引擎事件处理程序（用户层）
• keydown 事件监听器（用户层）

其中大部分都不像你想象的那样工作。特别是没有键盘中断。取而代之的是一个 USB 中断，但它并不像您想象的那样工作。当您按下 USB 键盘上的某个键时，它不会导致将消息发送到计算机并产生中断。相反，键盘将按键添加到其内部队列中并等待计算机对其进行轮询。

这是因为 USB 通信完全由 USB 主机（计算机）调度。除非响应主机的请求，否则不允许 USB 设备在总线上通话。由于 USB 事务被安排在一毫秒的帧中，通常操作系统只会每毫秒轮询一次 USB 键盘，要求它报告自上次轮询设备以来发生的任何事件。仅当键盘响应此请求时（或者可能当帧中的所有计划传输都完成时），USB 控制器才会生成中断。

来自键盘的响应将以HID (Human Interface Device) 报告的形式出现。 HID 堆栈将对其进行解码以查看已报告的键盘事件，并将它们转换为所有键盘类型通用的格式。这将由操作系统中的某种用户界面层（例如 Windows 上的“Win32”API 层或 Linux 上的 X 服务器）进一步处理，然后放入浏览器的 UI 事件队列中。

浏览器不会因为按键被“中断”。相反，浏览器将有一个主 UI 界面事件循环，并且事件只会在程序中的单个定义点一次处理一个。这个循环所做的只是从 UI 事件队列中提取事件并将它们分派到浏览器中的适当代码。当队列为空时（通常几乎是所有时间），循环只是等待一个事件。在等待期间，事件循环的线程没有被操作系统调度，也没有在任何 CPU 上运行。

一旦 UI 事件循环获得一个键盘事件，它就会被传递到浏览器的键盘事件处理程序，然后再将它传递给 JavaScript 引擎。然后引擎将执行分配为keydown 事件侦听器的函数。引擎可能有自己的事件队列，因为 JavaScript 事件通常也一次只处理一个。

除了在调用实际调度它们的 C 代码之前充当中断和系统调用的着陆点的内核中的少量代码外，所有这些都不会用汇编语言编写。