计算机体系结构：由于IRQ范围狭窄，USB键盘的响应速度是否较慢？

这是我刚刚想到的一条声明。谁能告诉我这是真的，为什么？

声明： 由于USB键盘依赖于只能访问较低IRQ级别的USB通用驱动程序和体系结构，因此它无法像其他（例如PS2）控制器那样，将键盘访问IRQ的优先级设置为最高。

这是否（如果是真的）是否意味着USB键盘的优先级（就可用性而言，比速度而言）要比插入其他端口类型（如PS2）的键盘低？

例如，在故障系统上的USB键盘映射到中优先级IRQ，该系统卡在另一个中优先级中断例程上。由于其优先级相对相等，因此键盘事件将被忽略，您将无法发送Ctrl-Alt-del或任何其他紧急键击。如果键盘具有更高的优先级，则系统可以进入按键中断例程。

还是USB控制器具有足够的IRQ范围（无论是否为连续的优先级），以使其为键盘提供所需的优先级（基本上刚好在电源故障以下）？

通过远程桌面会话上的网络连接映射的虚拟键盘又如何呢？

编辑：我的问题与速度无关（请参阅注释）：主要问题是：PS2键盘是否有更多机会与处于高于USB且低于键盘的中断优先级的某个位置的CPU对话？

这与IRQ范围无关，而与三个主要因素有关：

1. 公交拥挤量
2. 数据量
3. 数据路径长度

过去，键盘和鼠标将具有专用的IRQ（用于键盘的IRQ1，用于PS / 2鼠标的IRQ12）。

这意味着当按下一个键时，它几乎直接连接到CPU（通过PIC；但仍然只有一个跳线）。这样就可以在硬件中非常快速地处理键盘事件，特别是因为它具有IRQ1。（当然，这全都与正常的键盘使用有关，而忽略了从键盘控制器直接到CPU的复位线。）

另一方面，USB设备都共享同一总线和USB控制器的IRQ（通常是与其他设备（如NIC，视频卡等）共享的IRQ引导的IRQ之一）。这样，对于USB键盘，事件从键盘控制器通过USB总线进入USB主机控制器，再从那里到辅助PIC，再到主PIC，再到OS或BIOS中的驱动程序，然后连接到CPU。此外，在通过USB传输的数据中添加了错误检查数据。

换句话说，与AT或PS / 2键盘相比，USB键盘正在发生的事情更多。数据路径更长，有更多数据，甚至可能必须通过软件。即使USB带宽足够大，将其他设备放在同一端口上也会引起冲突和延迟（您可以添加集线器，但是其上的所有端口仍是控制器上的同一端口）。因此，还有更多的等待正在进行。

此外，拥有自己的指令码（IRQ，这意味着较旧的键盘可以在需要时中断CPU的处理。对于USB，键盘没有这种机制，只能发送一些数据并等待/希望USB控制器中断CPU。在某一点。

虚拟键盘甚至更糟，因为它们肯定会通过软件，而这些软件当然无法与硬件产品竞争。

这是AT或PS / 2键盘与USB键盘之间的区别的简单可视化：

简短答案

对于用户级代码，两个键盘的性能绝对相同。可能有微小差异（纳米至微米秒现代PC上），如果你写的设备驱动程序。如果系统挂起，则两个键盘都无法解决问题。进行硬重启。

长答案TL; DR;

什么是中断？

当硬件（或某些重要的OS内部软件，例如内核）需要处理器服务时，它将触发一条消息或一个中断，这会要求处理器推迟执行任何操作，并处理此请求。

怎么运行的？

当硬件产生中断（例如按键）时，此请求将进入中断控制器。然后，控制器立即在其机器代码的一行上中断CPU（CPU仍在执行最后一行）。一旦处理器准备好处理该请求，它就会向中断控制器请求中断请求（IRQ）和处理例程。中断控制器具有内部数据结构- 中断调度表，该表包含指向例程的指针，该例程应该由CPU针对特定IRQ执行。

所有不同的中断都对应定义明确的有限中断请求级别（IRQL）。例如，在x86系统上有32个IRQL，而在x64和IA64上实际上较少-16个IRQL。显然，硬件设备和软件服务比IRQL多，这意味着所有某些系统对象将共享IRQL。

x64的IRQLs表

    IRQL | 描述
--------------------------------------------
    15 | 高/轮廓
    14 | 处理器间中断/电源
    13 | 时钟
    12 | 同步
    11 | 设备N
    .. | ...
     3 | 设备1
     2 | 调度/ DPC
     1 | 装甲运兵车
     0 | 被动/低

较高的IRQL（数字较大）具有较高的优先级。系统的所有组件都尝试将处理器的当前IRQL保持在最低可能的级别上-0。如果发生更高级别的中断，则处理器的当前IRQL级别将升高，并且只有在较低级别的中断才会被处理。更高级别的所有中断都得到解决。如果IRQ调度程序能够将几个相同级别的IRQ排队以便处理器执行，则可以批处理IRQ。

有什么意义？

所有这些都经过精心设计，可以将最终用户与复杂的硬件区分开，并形成可以与多种类型的硬件/软件一起工作的通用体系结构。

1. 用户级代码（即非内核级）仅在处理器处于被动/低（0）IRQL时执行。重点是，只有在处理完所有IRQL之后，您才能在应用程序中处理按键事件。因此，对于键盘，将哪个IRQL分配给硬件中断都没有关系。

2. IRQL只是OS的抽象，并不是一成不变的。相应的IRQ和IRQL存储在Windows注册表中（例如），任何热心的用户都可以手动更改它们。

结论

问题引语

由于USB键盘依赖于只能访问几个IRQ通道的USB通用驱动程序和体系结构，因此它无法像其他（例如PS2）控制器那样将键盘访问IRQ赋予最高优先级。

也许作者的意思是降低IRQL而不是减少IRQ渠道。无论如何，这并不重要，因为在任何现代PC上用户都看不到它。可能的差异是的纳米至微米秒水平，他们只在内核级别发生。在这两种情况下，操作系统内核都会阻止用户级代码。

这是否（如果是真的）是否意味着USB键盘的响应性不如插入其他端口类型的键盘？

由于操作系统的设计方式，这是不正确的。如果OS忙于某些事情并且“慢”，则两个键盘的行为相同。

例如，在故障系统上的USB键盘映射到中优先级IRQ，该系统卡在另一个中优先级中断例程上

在这种情况下，系统将对BSOD，IRQ处理例程进行设计，使其达到特定标准（例如它们必须是快速，同步，无阻塞的）。任何与此和内核的偏差都会被蓝屏。

由于其优先级相对相等，因此键盘事件将被忽略，您将无法发送Ctrl-Alt-del或任何其他紧急键击。

如果系统挂起，可能会出错很多事情，但是最有可能在驱动程序级别处理按键IRQL。问题是，由于OS忙于做其他事情，它不会传递给订阅了此类通知的应用程序。