Co je to přerušení: Typy a jeho aplikace

Vyzkoušejte Náš Nástroj Pro Odstranění Problémů





Počítače používají požadavky na přerušení ke zpracování různých hardwarových funkcí. Hardwarová přerušení byla poprvé zavedena UNIVAC 1103 v roce 1953. První výskyt maskování přerušení byl začleněn společností IBM 650 v roce 1954. Pro provádění různých funkcí je nezbytné přiřadit různá IRQ různým hardwarovým zařízením. Během provádění programu zařízení, jako jsou klávesnice, myš, vyžadují služby CPU a generují přerušení, aby získaly pozornost od CPU a zpracovaly požadovanou službu. Tito jsou známí jako přerušení . Jedna ze sběrnic I / O zařízení určená k tomuto účelu je známá jako Interrupt Service Routine (ISR). Používají se v různých aplikacích, například pro události citlivé na čas, přenos dat, zdůraznění neobvyklých událostí, časovače hlídacího psa, pasti atd.

Co je to přerušení?

Definice: Nazývá se to jako vstup signál který má nejvyšší prioritu pro hardwarové nebo softwarové události, které vyžadují okamžité zpracování události. Během prvních dnů práce na počítači procesor musel počkat, až signál zpracuje jakékoli události. Procesor by měl zkontrolovat každý hardwarový a softwarový program, aby pochopil, zda existuje nějaký signál ke zpracování. Tato metoda by spotřebovala několik hodinových cyklů a zaneprázdnila procesor. V případě, že by byl generován jakýkoli signál, zpracování procesoru by opět trvalo nějaký čas, což by vedlo ke špatnému výkonu systému.




K překonání tohoto komplikovaného procesu byl zaveden nový mechanismus. V tomto mechanismu hardware nebo software odešle signál do procesoru, místo aby procesor zkontroloval jakýkoli signál z hardwaru nebo softwaru. Signál upozorní procesor s nejvyšší prioritou a pozastaví aktuální aktivity uložením jeho současného stavu a funkce a okamžitě zpracuje přerušení, které se nazývá ISR. Protože to netrvá dlouho, procesor restartuje normální činnosti, jakmile je zpracován.

Přerušit

Přerušit



Druhy přerušení

Ty jsou rozděleny do dvou hlavních typů.

Přerušení hardwaru

Elektronický signál odeslaný z externího zařízení nebo hardwaru ke komunikaci s procesorem, který naznačuje, že vyžaduje okamžitou pozornost. Například tahy z klávesnice nebo akce z myši vyvolávají hardwarová přerušení, která způsobují, že je CPU čte a zpracovává. Takže dorazí asynchronně a během jakéhokoli časového bodu při provádění instrukce.

Hardwarová přerušení jsou rozdělena do dvou typů


  • Maskovatelné přerušení - Procesory musí přerušit registr masky, který umožňuje povolení a zakázání hardwarových přerušení. Každý signál má bit umístěný v registru masky. Pokud je tento bit nastaven, přerušení je povoleno a zakázáno, pokud bit není nastaven, nebo naopak. Signály, které přerušují procesory prostřednictvím těchto masek, se označují jako maskovaná přerušení.
  • Nemaskovatelné přerušení (NMI) - NMI jsou činnosti s nejvyšší prioritou, které je třeba zpracovat okamžitě a za jakékoli situace, například signál časového limitu generovaný časovačem hlídacího psa.

Přerušení softwaru

Samotný procesor po provedení určitých pokynů nebo při splnění určitých podmínek požaduje softwarové přerušení. Může se jednat o specifickou instrukci, která spouští přerušení, například volání podprogramu, a může být spuštěna neočekávaně kvůli chybám provádění programu, známým jako výjimky nebo pasti.

Spouštěcí metody

Obecně jsou tyto signály určeny ke spouštění pomocí úrovně logického signálu nebo hrany signálu. Tyto metody jsou dvou typů.

Přerušení vyvolané úrovní

V tomto typu vstupní modul vyvolá přerušení, pokud je uplatněna servisní úroveň. Pokud se zdroj přerušení nadále uplatňuje, když jej obsluhuje obslužný program přerušení firmwaru, tento modul se regeneruje a spustí obslužnou rutinu k opětovnému vyvolání. Úrovně spuštěné vstupy nejsou dobré, pokud zůstanou prosazovány po delší dobu.

Přerušení vyvolané hranou

Vstupní modul přerušení vyvolaný hranou vyvolá přerušení, jakmile identifikuje prosazující hranu - sestupnou nebo vzestupnou hranu. Okraj si všimnete, když se změní úroveň zdroje. Tento typ spouštění vyžaduje okamžitou akci, bez ohledu na aktivitu zdroje.

Spouštění od úrovně

spouštění od okraje

Implementace systému

Přerušení se použijí na hardware jako na jinou součást spolu s ovládacími linkami, nebo integrovaný do Paměť subsystémy. Když se implementace provádí v hardwaru, potřebuje programovatelný řadič přerušení (PCI) pro připojení mezi vstupním kolíkem CPU a přerušovacím zařízením. PCI multiplexuje různé zdroje přerušení na jednoduchou nebo dvojitou linku CPU. Při implementaci týkající se řadiče paměti je slot adresy paměti systému mapován přímo s přerušením.

Sdílené žádosti o přerušení (IRQ)

S přerušením hranou, vytažením nebo vytažením odpor se používá k pohonu přerušovací linky. Tato linka přenáší každý pulz produkovaný každým zařízením. Pokud dojde k přerušovacím pulzům generovaným z různých zařízení v blízkém čase, CPU musí vyvolat odtokovou hranu pulzu, aby nezmeškal přerušení, po kterém CPU zajistí, aby zkontrolovalo každé zařízení ohledně požadavků na službu. Dobře vychované základní desky ISA (Industry Standard Architecture) s pull-up rezistory, které mají sdílení linek IRQ, musí fungovat dobře. Více zařízení sdílejících linku IRQ ve starších systémech se špatně navrženým programovacím rozhraním však ztěžuje zpracování přerušení. Na druhou stranu nová architektura systému, jako je PCI, pomáhá tomuto problému značně ulehčit.

Hybridní

Hybridní typ implementace systému má kombinaci signalizace spouštěné hranou i úrovní. Hardware hledá hranu a také ověří, zda je signál aktivní po určitou dobu. Pro vstup nemaskovatelného přerušení (NMI) se běžně používá hybridní typ, který zajišťuje, že falešná přerušení neovlivní systém.

Zpráva - Signalizováno

Požadavek na přerušení signalizovaný zprávou pro službu využívající signály zařízení přenosem zprávy přes a sdělení kanál, například počítač autobus . Nepoužívají linku fyzického přerušení. PCI Express funguje jako sériová sběrnice a používá se výhradně jako přerušení signalizovaná zprávou.

Domovní zvonek

Přerušení zvonku se běžně používá jako mechanismus softwarového systému k signalizaci počítačového hardwaru k dokončení práce. Po vzájemné dohodě mezi hardwarem a softwarem software umístí data do známého paměťového umístění a zazvoní na zvonek, aby oznámil hardwaru, že data jsou připravena a čekají na zpracování. Nyní hardwarové zařízení počítače chápe, že data jsou platná, a podle toho je zpracovává.

Víceprocesorové IPI

Víceprocesorové systémy, požadavek na přerušení z procesoru je odeslán do jiného procesoru prostřednictvím meziprocesorových přerušení (IPI)

Typická použití / aplikace

Jedná se obvykle o silné vstupy

  • Servisujte hardwarové časovače, zpracovávejte tahy klávesnice a akce myší
  • Rychle reagujte na události citlivé na čas nebo v reálném čase
  • Přenos dat do az periferních zařízení
  • Reaguje na úkoly s vysokou prioritou, jako jsou signály při vypnutí, pasti a časovače hlídacího psa
  • Označuje abnormální události CPU
  • Přerušení napájení předpokládá ztrátu energie a umožňuje řádné vypnutí Systém
  • Periodická přerušení pro sledování absolutního času

Časté dotazy

1). Proč se používají přerušení?

Ty se používají k získání pozornosti CPU k provádění služeb požadovaných buď hardwarem nebo softwarem.

2). Co je NMI?

NMI je nemaskovatelné přerušení, které procesor nemůže ignorovat ani deaktivovat

3). Jaká je funkce potvrzovacího řádku přerušení?

Procesor odešle signál do zařízení, což znamená, že je připraven přijímat přerušení.

4). Popište hardwarové přerušení. Dát příklad

Je generován externím zařízením nebo hardware, jako jsou klávesy klávesnice nebo pohyb myši, vyvolává hardwarová přerušení

5). Popište přerušení softwaru.

Je definována jako speciální instrukce, která vyvolá přerušení, například volání podprogramu. Softwarová přerušení mohou být neočekávaně spuštěna kvůli chybám při provádění programu

6). Které přerušení má nejvyšší prioritu?

  • Spustila se nemaskovatelná hrana a úroveň
  • TRAP má nejvyšší prioritu

7). Využijte možnosti přerušení

  • Rychle reagujte na události citlivé na čas nebo v reálném čase
  • Přenos dat do az periferních zařízení
  • Reaguje na úkoly s vysokou prioritou, jako jsou signály při vypnutí, pasti a časovače hlídacího psa
  • Označuje abnormální události CPU

8). Co je hybridní typ implementace systému?

Hybridní typ implementace systému má kombinaci signalizace spouštěné hranou i úrovní. Hardware hledá hranu a také ověří, zda je signál aktivní po určitou dobu.

V tomto článku jsme pochopili důležitost přerušení a jak se používají k provádění požadovaných služeb. Také jsme diskutovali, jaké jsou typy, implementace systému a jeho použití.