Počítače PC používajú na prerušenie rôznych hardvérových funkcií požiadavky na prerušenie. Hardvérové prerušenia zaviedol UNIVAC 1103 prvýkrát v roku 1953. Prvý výskyt maskovania prerušenia zaviedol IBM 650 v roku 1954. Pre vykonávanie rôznych funkcií je nevyhnutné priradiť rôzne IRQ rôznym hardvérovým zariadeniam. Počas vykonávania programu zariadenia ako klávesnice, myš vyžadujú služby CPU a generujú prerušenie, aby získali pozornosť od CPU a spracovali požadovanú službu. Tieto sú známe ako preruší . Jedna zo zberníc I / O zariadenia určená na tento účel je známa ako Interrupt Service Routine (ISR). Používajú sa v rôznych aplikáciách, napríklad na udalosti citlivé na čas, prenos dát, zvýraznenie neobvyklých udalostí, časovače strážneho psa, pasce atď.
Čo je to prerušenie?
Definícia: Označuje sa ako vstup signál ktorá má najvyššiu prioritu pre hardvérové alebo softvérové udalosti, ktoré si vyžadujú okamžité spracovanie udalosti. Počas prvých dní práce s počítačom procesor musel počkať, kým signál spracuje všetky udalosti. Procesor by mal skontrolovať každý hardvérový a softvérový program, aby pochopil, či existuje nejaký signál, ktorý sa má spracovať. Táto metóda by spotrebovala množstvo hodinových cyklov a procesor by bol zaneprázdnený. Len v prípade, ak by bol vygenerovaný nejaký signál, procesoru by spracovanie udalosti trvalo opäť nejaký čas, čo by viedlo k slabému výkonu systému.
Na prekonanie tohto zložitého procesu bol zavedený nový mechanizmus. V tomto mechanizme hardvér alebo softvér odošle signál do procesora, a nie procesor, ktorý kontroluje akýkoľvek signál z hardvéru alebo softvéru. Signál upozorní procesor s najvyššou prioritou a pozastaví súčasné činnosti uložením jeho súčasného stavu a funkcie a okamžite spracuje prerušenie, ktoré sa nazýva ISR. Pretože to netrvá dlho, procesor reštartuje bežné činnosti hneď po spracovaní.
Prerušiť
Druhy prerušenia
Tieto sa delia na dva hlavné typy.
Prerušenie hardvéru
Elektronický signál odoslaný z externého zariadenia alebo hardvéru na komunikáciu s procesorom, ktorý naznačuje, že si vyžaduje okamžitú pozornosť. Napríklad ťahy z klávesnice alebo akcia z myši vyvolávajú hardvérové prerušenia, ktoré spôsobujú, že procesor ich číta a spracováva. Takže dorazí asynchrónne a v ktoromkoľvek okamihu počas vykonávania pokynu.
Hardvérové prerušenia sú rozdelené do dvoch typov
- Maskovateľné prerušenia - Procesory musia prerušiť register masky, ktorý umožňuje zapnutie a vypnutie hardvérových prerušení. Každý signál má bit umiestnený v registri masky. Ak je tento bit nastavený, prerušenie sa povolí a zakáže, keď bit nie je nastavený, alebo naopak. Signály, ktoré prerušujú procesory prostredníctvom týchto masiek, sa označujú ako maskované prerušenia.
- Nemaskovateľné prerušenia (NMI) - NMI sú činnosti s najvyššou prioritou, ktoré je potrebné spracovať okamžite a za každej situácie, napríklad signál časového limitu vygenerovaný časovačom strážneho psa.
Prerušenie softvéru
Samotný procesor požaduje po vykonaní určitých pokynov alebo po splnení konkrétnych podmienok prerušenie softvéru. Môže ísť o konkrétnu inštrukciu, ktorá spúšťa prerušenie, ako sú volania podprogramu, a môže byť spustená neočakávane kvôli chybám vykonávania programu, ktoré sa nazývajú výnimky alebo pasce.
Spúšťacie metódy
Všeobecne sú tieto signály určené na spúšťanie pomocou úrovne logického signálu alebo hrany signálu. Tieto metódy sú dvojakého typu.
Prerušenie vyvolané úrovňou
V tomto type vstupný modul vyvolá prerušenie, ak sa uplatní servisná úroveň. Ak sa zdroj prerušenia naďalej uplatňuje, keď ho obslužná rutina prerušenia firmvéru spracuje, tento modul sa regeneruje a spustí obslužnú rutinu, aby znovu vyvolala. Úrovne spustené vstupy nie sú dobré, ak zostanú uplatnené dlhšie.
Prerušenie vyvolané okrajom
Vstupný modul prerušenia vyvolaný hranou vyvolá prerušenie, akonáhle identifikuje tvrdiacu hranu - klesajúcu alebo stúpajúcu hranu. Okraj si všimnete, keď sa zmení úroveň zdroja. Tento typ spustenia si vyžaduje okamžité kroky, bez ohľadu na činnosť zdroja.
spúšťanie od okraja k okraju
Implementácia systému
Prerušenia sa aplikujú na hardvér ako na iný komponent spolu s ovládacími vedeniami, alebo integrovaný do Pamäť subsystémy. Keď sa implementácia vykonáva v hardvéri, na pripojenie medzi vstupným kolíkom procesora a prerušujúcim zariadením potrebuje programovateľný radič prerušenia (PCI). PCI multiplexuje rôzne zdroje prerušenia na jednu alebo dvojitú linku procesora. Keď je implementovaný vzťahujúci sa na radič pamäte, slot adresy pamäte systému je mapovaný priamo s prerušeniami.
Zdieľané požiadavky na prerušenie (IRQ)
S prerušením spusteným na okraji, rozťahovaním alebo rozťahovaním odpor sa používa na vedenie prerušovacieho vedenia. Táto linka prenáša každý impulz vyprodukovaný každým zariadením. Ak dôjde k prerušovacím impulzom generovaným z rôznych zariadení v krátkom čase, procesor musí vyvolať zadnú hranu impulzu, aby nezmeškal prerušenie, a potom procesor zabezpečí, aby každé zariadenie skontrolovalo požiadavky na službu. Dobre vychované základné dosky priemyselnej štandardnej architektúry (ISA) s pull-up rezistormi so zdieľaním liniek IRQ musia fungovať dobre. Viaceré zariadenia zdieľajúce linku IRQ v starších systémoch so zle navrhnutým programovacím rozhraním však sťažujú spracovanie prerušení. Na druhej strane nová systémová architektúra, napríklad PCI, pomáha pri výraznom zmiernení tohto problému.
Hybrid
Hybridný typ implementácie systému má kombináciu signalizácie spustenej na hrane aj na úrovni. Hardvér musí hľadať ostrie a tiež overuje, či je signál aktívny po určitú dobu. Na vstup nemaskovateľného prerušenia (NMI) sa bežne používa hybridný typ, ktorý zaisťuje, že falošné prerušenia neovplyvnia systém.
Správa - Signalizované
Žiadosť o prerušenie signalizované správou pomocou služby pomocou signálov zariadenia prenosom správy cez a komunikácia počítač, napríklad počítač autobus . Nepoužívajú fyzické prerušovacie vedenie. PCI Express funguje ako sériová zbernica a používa sa výlučne ako prerušenia signalizované správou.
Zvonček pri dverách
Prerušenie zvončeka sa bežne používa ako mechanizmus softvérového systému na signalizáciu počítačového hardvéru na dokončenie práce. Po vzájomnej dohode medzi hardvérom a softvérom softvér umiestni údaje do známeho pamäťového miesta a zazvoní na zvonček, aby oznámil hardvéru, že údaje sú pripravené a čakajú na spracovanie. Teraz hardvérové zariadenie počítača pochopí, že údaje sú platné, a podľa toho ich spracuje.
Viacprocesorové IPI
Multiprocesorové systémy, žiadosť o prerušenie od procesora je odoslaná do iného procesora cez medziprocesorové prerušenia (IPI)
Typické použitia / aplikácie
Jedná sa o výkonné vstupy, ktoré sa zvyčajne používajú
- Servisujte hardvérové časovače, zvládnite ťahy klávesnicou a akcie myši
- Rýchlo reagujte na udalosti citlivé na čas alebo v reálnom čase
- Prenos údajov do az periférnych zariadení
- Reaguje na úlohy s vysokou prioritou, ako sú signály pri vypnutí, pasce a časovače strážneho psa
- Označuje abnormálne udalosti CPU
- Prerušenie napájania predpovedá stratu napájania, ktorá umožňuje pravidelné vypnutie systém
- Pravidelné prerušenia na sledovanie absolútneho času
Časté otázky
1). Prečo sa používajú prerušenia?
Používajú sa na upútanie pozornosti CPU na vykonávanie služieb požadovaných buď hardvérom alebo softvérom.
2). Čo je to NMI?
NMI je nemaskovateľné prerušenie, ktoré procesor nemôže ignorovať alebo deaktivovať
3). Aká je funkcia potvrdzovacieho riadku prerušenia?
Procesor vysiela do zariadení signál, ktorý naznačuje, že je pripravený na prijímanie prerušení.
4). Popíšte prerušenie hardvéru. Uveďte príklady
Generuje ho externé zariadenie alebo hardvér, napríklad klávesnica alebo pohyb myši, vyvoláva hardvérové prerušenia
5). Popíšte prerušenie softvéru.
Je definovaná ako špeciálna inštrukcia, ktorá vyvolá prerušenie, ako sú hovory podprogramov. Softvérové prerušenia môžu byť neočakávane spustené z dôvodu chýb vykonávania programu
6). Ktoré prerušenie má najvyššiu prioritu?
- Spustila sa nemaskovateľná hrana a úroveň
- TRAP má najvyššiu prioritu
7). Dajte nejaké využitie prerušenia
- Rýchlo reagujte na udalosti citlivé na čas alebo v reálnom čase
- Prenos údajov do az periférnych zariadení
- Reaguje na úlohy s vysokou prioritou, ako sú signály pri vypnutí, pasce a časovače strážneho psa
- Označuje abnormálne udalosti CPU
8). Čo je hybridný typ implementácie systému?
Hybridný typ implementácie systému má kombináciu signalizácie spustenej na hrane aj na úrovni. Hardvér musí hľadať ostrie a tiež overuje, či je signál aktívny po určitú dobu.
V tomto článku sme pochopili dôležitosť preruší a ako sa používajú na vykonávanie požadovaných služieb. Diskutovali sme tiež o tom, aké sú typy, implementácia systému a jeho použitie.
