Računalniki uporabljajo prekinitvene zahteve za obdelavo različnih funkcij strojne opreme. Prekinitve strojne opreme je prvi uvedel UNIVAC 1103 leta 1953. Prvo pojavljanje prekinitvenih mask je vključil IBM 650 leta 1954. Za izvajanje različnih funkcij je bistveno dodeliti različne IRQ različnim strojnim napravam. Med izvajanjem programa naprave, kot so tipkovnice, miška, potrebujejo storitve CPU in ustvarijo prekinitev, da CPU vzbudi pozornost in obdela zahtevano storitev. Ti so znani kot prekinja . Eno od vodilov vhodno / izhodne naprave je namenjeno temu, je znano kot Interrupt Service Rutine (ISR). Uporabljajo se v različnih aplikacijah, na primer za časovno občutljive dogodke, prenos podatkov, poudarjanje neobičajnih dogodkov, nadzorne ure, pasti itd.
Kaj je prekinitev?
Opredelitev: To se imenuje vložek signal ki ima največjo prednost za strojno ali programsko opremo, ki zahteva takojšnjo obdelavo dogodka. V zgodnjih dneh računalništva je procesor je moral počakati, da signal obdela kakršne koli dogodke. Procesor mora preveriti vsako strojno in programsko opremo, da ugotovi, ali obstaja signal za obdelavo. Ta metoda bi porabila več urnih ciklov, zaradi česar je procesor zaseden. Za vsak slučaj, če bi se ustvaril kakršen koli signal, bi procesor znova potreboval nekaj časa, da obdela dogodek, kar vodi v slabo delovanje sistema.
Uveden je bil nov mehanizem za premagovanje tega zapletenega procesa. V tem mehanizmu bo strojna ali programska oprema poslala signal procesorju, namesto da bi procesor preverjal, ali obstaja signal iz strojne ali programske opreme. Signal opozori procesor z najvišjo prioriteto in zaustavi trenutne dejavnosti, tako da shrani njegovo trenutno stanje in funkcijo, in takoj obdela prekinitev, to je znano kot ISR. Ker ne traja dolgo, procesor znova zažene običajne dejavnosti takoj, ko je obdelan.
Prekinite
Vrste prekinitev
Ti so razvrščeni v dve glavni vrsti.
Prekinitve strojne opreme
Elektronski signal, poslan iz zunanje naprave ali strojne opreme za komunikacijo s procesorjem, ki kaže, da zahteva takojšnjo pozornost. Na primer, poteze s tipkovnice ali dejanje z miško prikličejo strojne prekinitve, zaradi katerih jih CPU prebere in obdela. Torej prispe asinhrono in v katerem koli trenutku med izvajanjem navodila.
Prekinitve strojne opreme so razdeljene na dve vrsti
- Maskabilne prekinitve - Procesorji morajo prekiniti register maske, ki omogoča omogočanje in onemogočanje prekinitev strojne opreme. Vsak signal ima v registru maske bit. Če je ta bit nastavljen, je prekinitev omogočena in onemogočena, če bit ni nastavljen, ali obratno. Signali, ki prekinjajo procesorje skozi te maske, se imenujejo zamaskirane prekinitve.
- Nemaskabilnih prekinitev (NMI) - NMI-ji so najpomembnejše dejavnosti, ki jih je treba obdelati takoj in v vseh okoliščinah, na primer signal časovne omejitve, ki ga ustvari časovni pas čuvaja.
Prekinitve programske opreme
Procesor sam zahteva prekinitev programske opreme po izvedbi določenih navodil ali če so izpolnjeni določeni pogoji. To so lahko posebna navodila, ki sprožijo prekinitve, kot so klici podprograma, in se lahko nepričakovano sprožijo zaradi napak pri izvajanju programa, znanih kot izjeme ali pasti.
Sprožilne metode
Ti signali so na splošno zasnovani tako, da se sprožijo z uporabo ravni logičnega signala ali roba signala. Ti metodi sta dve vrsti.
Prekinitev, ki jo sproži nivo
Pri tej vrsti vhodni modul prikliče prekinitev, če je potrjena raven storitve. Če se vir prekinitve še naprej uveljavlja, ko ga obravnava upravljalec prekinitev vdelane programske opreme, se ta modul regenerira in sproži, da se upravljavec znova pokliče. Vhodi, ki jih sproži nivo, niso dobri, če ostanejo uveljavljeni dlje časa.
Prekinitev, ki jo sproži rob
Vhodni modul prekinitve, ki ga sproži rob, prikliče prekinitev, takoj ko identificira uveljavljajoči rob - padajoči ali naraščajoči rob. Rob postane opazen, ko se spremeni raven vira. Ta vrsta sprožitve potrebuje takojšnje ukrepanje, ne glede na dejavnost vira.
sprožitev ravni-roba
Izvajanje sistema
Prekinitve se uporabljajo za strojno opremo kot druga komponenta skupaj s krmilnimi vodi ali integrirano v spomin podsistemi. Ko se izvedba izvaja v strojni opremi, potrebuje programabilni krmilnik prekinitev (PCI) za povezavo med vhodnim zatičem CPU in prekinitveno napravo. PCI multipleksira različne vire prekinitve na enojni ali dvojni CPU liniji. Ko je izveden v zvezi s krmilnikom pomnilnika, se reža za pomnilniški naslov sistema preslika neposredno s prekinitvami.
Zahteve za prekinitve v skupni rabi (IRQ)
Z prekinitvijo, sproženo z robom, vlečenjem ali spuščanjem upor se uporablja za pogon prekinitvene črte. Ta linija oddaja vsak impulz, ki ga proizvede posamezna naprava. Če se prekinitveni impulzi, ustvarjeni iz različnih naprav, zgodijo pravočasno, mora CPU priklicati zadnji rob impulza, da ne bi zamudil prekinitev, nato pa CPU zagotavlja pregled vsake naprave glede servisnih zahtev. Dobro obnašane matične plošče industrijske standardne arhitekture (ISA) z vlečnimi upori, ki si delijo IRQ linije, morajo dobro delovati. Vendar več naprav, ki si delijo linijo IRQ v starejših sistemih s slabo oblikovanim programskim vmesnikom, otežuje obdelavo prekinitev. Po drugi strani pa nova sistemska arhitektura, kot je PCI, pomaga pri bistvenem olajšanju tega problema.
Hibridna
Hibridna vrsta sistemske izvedbe ima kombinacijo signalov, ki jih sproži rob in nivo. Strojna oprema poišče rob in tudi preveri, če je signal aktiven določeno obdobje. Hibridni tip se običajno uporablja za vhod, ki ga ni mogoče zamaskirati (NMI), kar zagotavlja, da napačne prekinitve ne vplivajo na sistem.
Sporočilo - Podpisano
Zahteva za prekinitev s sporočilom za storitev, ki uporablja signale naprave s prenosom sporočila prek a komunikacijo kot je računalnik avtobus . Ti ne uporabljajo fizične prekinitvene črte. PCI Express deluje kot serijsko vodilo in se uporablja izključno kot prekinitve s sporočilom.
Zvonec
Prekinitev zvonjenja se pogosto uporablja kot mehanizem programskega sistema za signalizacijo računalniške strojne opreme za dokončanje dela. Po medsebojnem dogovoru med strojno in programsko opremo ta postavi podatke na dobro znano mesto v pomnilniku in pozvoni na zvonec, da obvesti strojno opremo, da so podatki pripravljeni in čakajo na obdelavo. Zdaj naprava računalniške strojne opreme razume, da so podatki veljavni, in jih ustrezno obdela.
Večprocesorski IPI
V večprocesorskih sistemih se zahteva prekinitev procesorja pošlje drugemu procesorju prek medprocesorskih prekinitev (IPI)
Tipične uporabe / aplikacije
To so močni vhodi, ki so običajno navajeni
- Popravite časovnike strojne opreme, upravljajte s premiki tipkovnice in miško
- Hitro se odzivajte na časovno občutljive ali sprotne dogodke
- Prenos podatkov na zunanje naprave in z njih
- Odziva se na visoko prioritetne naloge, kot so signali za izklop, pasti in časovni stražarji
- Označuje neobičajne dogodke CPU
- Prekinitev izklopa napoveduje izgubo električne energije, kar omogoča redno zaustavitev sistem
- Periodične prekinitve za beleženje absolutnega časa
Pogosta vprašanja
1). Zakaj se uporabljajo prekinitve?
Ti se uporabljajo za osredotočenje CPU na izvajanje storitev, ki jih zahteva strojna ali programska oprema.
2). Kaj je NMI?
NMI je neprekrita prekinitev, ki je procesor ne more prezreti ali onemogočiti
3). Kakšna je funkcija linije za potrditev prekinitve?
Procesor pošlje napravam signal, ki kaže, da je pripravljen na sprejem prekinitev.
4). Opišite prekinitev strojne opreme. Navedite primere
Ustvari ga zunanja naprava ali strojna oprema, na primer tipke na tipkovnici ali premikanje miške prikliče strojne prekinitve
5). Opišite prekinitev programske opreme.
Opredeljen je kot posebno navodilo, ki prikliče prekinitev, kot so klici podprograma. Prekinitve programske opreme lahko nepričakovano sprožimo zaradi napak pri izvajanju programa
6). Katera prekinitev ima največjo prednost?
- Sproži se rob in nivo, ki ju ni mogoče prikriti
- TRAP ima največjo prednost
7). Uporabite prekinitve
- Hitro se odzivajte na časovno občutljive ali sprotne dogodke
- Prenos podatkov na zunanje naprave in z njih
- Odziva se na visoko prioritetne naloge, kot so signali za izklop, pasti in časovni stražarji
- Označuje neobičajne dogodke CPU
8). Kaj je hibridna vrsta izvajanja sistema?
Hibridna vrsta sistemske izvedbe ima kombinacijo signalov, ki jih sproži rob in nivo. Strojna oprema poišče rob in tudi preveri, če je signal aktiven določeno obdobje.
V tem članku smo razumeli pomen prekinja in kako se te uporabljajo za izvajanje zahtevanih storitev. Razpravljali smo tudi o vrstah, izvedbi sistema in njegovi uporabi.
