Mi a megszakítás: típusai és alkalmazásai

A számítógépek megszakítási kéréseket használnak a különféle hardverfunkciók kezeléséhez. A hardveres megszakításokat először az UNIVAC 1103 vezette be 1953-ban. A megszakítási maszkolás első előfordulását az IBM 650 beépítette 1954-ben. A különféle hardvereszközökhöz különféle IRQ-kat kell rendelni a különböző funkciók ellátásához. A program végrehajtása során az olyan eszközök, mint a billentyűzetek és az egér CPU-szolgáltatásokat igényelnek, és megszakítást generálnak, hogy felhívják a CPU figyelmét és feldolgozzák a kért szolgáltatást. Ezek az úgynevezett - szakítja félbe . Az I / O eszköz egyik buszja erre a célra szolgál, az ISR (Interrupt Service Routine). Ezeket különféle alkalmazásokban használják, például időérzékeny eseményekhez, adatátvitelhez, különös tekintettel a rendellenes eseményekre, a watchdog időzítőkre, csapdákra stb.

Mi az a megszakítás?

Meghatározás: Inputnak nevezzük jel amely a hardver vagy szoftver események számára kiemelt fontosságú, amelyek egy esemény azonnali feldolgozását igénylik. A számítás első napjaiban a processzor meg kellett várni a jelet az események feldolgozásához. A processzornak ellenőriznie kell minden hardvert és szoftvert, hogy megértse, van-e feldolgozandó jel. Ez a módszer számos óraciklust emésztene fel, és elfoglalttá teszi a processzort. Abban az esetben, ha bármilyen jel keletkezik, a processzornak ismét eltart egy kis idő az esemény feldolgozására, ami a rendszer gyenge teljesítményéhez vezet.

Új mechanizmust vezettek be ennek a bonyolult folyamatnak a leküzdésére. Ebben a mechanizmusban a hardver vagy a szoftver a jelet egy processzornak küldi, ahelyett, hogy a processzor hardverből vagy szoftverből származó jeleket ellenőrizne. A jel figyelmezteti a processzort a legnagyobb prioritással, és a jelenlegi állapotát és funkcióját mentve felfüggeszti az aktuális tevékenységeket, és azonnal megszakítja a megszakítást, ez ISR néven ismert. Mivel ez nem tart sokáig, a processzor a feldolgozás után azonnal újraindítja a normál tevékenységeket.

Megszakítás

A megszakítás típusai

Ezeket két fő típusba sorolják.

Hardver megszakad

A processzorral való kommunikációhoz külső eszközről vagy hardverről küldött elektronikus jelzés, amely jelzi, hogy azonnali figyelmet igényel. Például a billentyűzetről vagy az egérből származó hardveres meghívás megszakítja a CPU olvasását és feldolgozását. Tehát aszinkron módon és bármikor megérkezik egy utasítás végrehajtása közben.

A hardveres megszakításokat két típusba sorolják

• Álarcos megszakítások - A processzoroknak meg kell szakítaniuk a maszkregisztert, amely lehetővé teszi a hardveres megszakítások engedélyezését és letiltását. Minden jel egy kicsit a maszk regiszterbe kerül. Ha ez a bit be van állítva, akkor egy megszakítást engedélyeznek és letiltanak, ha egy bit nincs beállítva, vagy fordítva. Azokat a jeleket, amelyek megszakítják a processzorokat e maszkok révén, maszkos megszakításoknak nevezzük.
• Nem maszkolható megszakítások (NMI) - Az NMI-k a legmagasabb prioritású tevékenységek, amelyeket azonnal és minden helyzetben fel kell dolgozni, például egy watchdog időzítő által generált időtúllépés jel.

Szoftver megszakad

A processzor maga kér egy szoftvermegszakítást bizonyos utasítások végrehajtása után, vagy ha bizonyos feltételek teljesülnek. Ez lehet egy speciális utasítás, amely megszakítást vált ki, például szubrutin-hívásokat, és váratlanul kiváltható a program végrehajtási hibái miatt, amelyek kivételként vagy csapdákként ismertek.

Kiváltó módszerek

Ezeket a jeleket általában úgy tervezik, hogy vagy logikai jelszint, vagy jel élek segítségével váltsanak ki. Ezek a módszerek kétféle.

Szint által kiváltott megszakítás

Ennél a típusnál a bemeneti modul megszakítást hív, ha ennek szolgáltatási szintjét érvényesítik. Ha egy megszakítási forrást továbbra is érvényesítenek, amikor a firmware megszakítás kezelője kezeli, akkor ez a modul regenerálódik, és újbóli meghívásra indítja a kezelőt. A szint által kiváltott bemenetek nem jók, ha hosszabb ideig érvényesülnek.

Él által kiváltott megszakítás

Az él által kiváltott megszakító bemeneti modul megszakítást indít, amint egy érvényesítő élt - eső vagy emelkedő élt - azonosít. Az él akkor válik észrevehetővé, amikor a forrás szintje megváltozik. Az ilyen típusú kiváltás azonnali intézkedést igényel, függetlenül a forrás aktivitásától.

szint-él kiváltó

A rendszer megvalósítása

- a megszakításokat a hardverre, mint más alkatrészre, a vezérlővezetékekkel együtt kell alkalmazni, vagy integrált -ba memória alrendszerek. Ha a megvalósítást hardveren hajtják végre, programozható megszakító vezérlőre (PCI) van szüksége, hogy csatlakozzon a CPU bemeneti tűje és a megszakító eszköz között. A PCI multiplexeli a megszakítás különböző forrásait az egy vagy a kettős CPU vonalon. Ha a memóriavezérlőre vonatkozik, akkor a rendszer memóriacím-helyét közvetlenül a megszakítókkal térképezzük fel.

Közös megszakítási kérelmek (IRQ)

Él által kiváltott megszakítással, felhúzással vagy lehúzással ellenállás a megszakítási vonal vezetésére szolgál. Ez a vonal továbbítja az egyes készülékek által előállított összes impulzust. Ha a különböző eszközökről generált megszakítási impulzusok időben közel vannak, a CPU-nak meg kell hívnia az impulzus hátsó szélét, hogy ne hagyja ki a megszakításokat, ezt követően a CPU biztosítja, hogy minden eszközt megvizsgáljon a szolgáltatás iránti kérelmek után. Az ISQ vonalakkal rendelkező, jól felhúzható ellenállású, jól nevelt ipari szabvány architektúra (ISA) alaplapoknak jól kell működniük. Azonban, ha régebbi rendszerekben több eszköz osztja meg az IRQ vonalat, rosszul megtervezett programozási felülettel, akkor a megszakítások feldolgozása nehézkes. Másrészről egy új rendszerarchitektúra, például a PCI segít jelentős enyhítést nyújtani ezen a problémán.

Hibrid

A rendszer megvalósításának hibrid típusa kombinálja mind az él által kiváltott, mind a szint által kiváltott jelzést. A hardvernek meg kell keresnie egy élt, és ellenőriznie kell azt is, ha egy jel aktív egy bizonyos ideig. A nem maszkolható megszakítás (NMI) bemenetre általában hibrid típust használnak, amely biztosítja, hogy a hamis megszakítások ne befolyásolják a rendszert.

Üzenet - Jelzett

Üzenetjelzéssel ellátott megszakítási kérés eszközjelek felhasználásával, az üzenet továbbításával a kommunikáció csatorna, például számítógép busz . Ezek nem használnak fizikai megszakítási vonalat. A PCI Express soros buszként működik, és kizárólag üzenetjelzéssel ellátott megszakításként használható.

Csengő

A kapucsengés megszakítását általában egy szoftveres rendszer mechanizmusaként jelzi a számítógépes hardver a munka befejezéséhez. A hardver és a szoftver kölcsönös megállapodása alapján a szoftver az adatokat a jól ismert memóriahelyre helyezi, és csengetve csenget, hogy értesítse a hardvert, hogy az adatok készen állnak és feldolgozásra várnak. Most a számítógépes hardvereszköz megérti, hogy az adatok érvényesek, és ennek megfelelően dolgozza fel azokat.

Többprocesszoros IPI

A többprocesszoros rendszerek megszakítási kérését egy processzor küldi egy másik processzornak a processzorok közötti megszakításokon (IPI) keresztül

Tipikus felhasználások / alkalmazások

Ezek általában nagy teljesítményű bemenetek

• Szolgáltatás hardveres időzítők, kezeli a billentyűzetvonásokat és az egérműveleteket
• Gyorsan reagálhat az időérzékeny vagy valós idejű eseményekre
• Adatátvitel perifériákra és onnan
• Reagál olyan kiemelt feladatokra, mint a kikapcsolási jelek, csapdák és a watchdog időzítők
• A CPU rendellenes eseményeit jelzi
• A kikapcsolás megszakítása előre jelzi az áramkimaradást, lehetővé téve a rendszer megfelelő leállítását rendszer
• Periódusos megszakítások az abszolút idő nyomon követése érdekében

GYIK

1). Miért használják a megszakításokat?

Ezeket arra használják, hogy felhívják a CPU figyelmét a hardver vagy a szoftver által kért szolgáltatások teljesítésére.

2). Mi az NMI?

Az NMI nem maszkolható megszakítás, amelyet a processzor nem hagyhat figyelmen kívül vagy letilthat

3). Mi a megszakítás nyugtázó vonal feladata?

A processzor jelet küld az eszközöknek, jelezve, hogy készen áll a megszakítások fogadására.

4). Írja le a hardver megszakítását. Példákat mutatni

Külső eszköz vagy hardver hozza létre, például billentyűzet billentyűk vagy az egér mozgatása hardveres megszakításokat

5.) Írja le a szoftver megszakítását.

Speciális utasításként definiálják, amely megszakítást hív meg, például szubrutin hívásokat. A szoftveres megszakítások váratlanul kiválthatók a programfuttatási hibák miatt

6). Melyik megszakításnak van a legnagyobb prioritása?

• Nem maszkolható él és szint váltja ki
• A TRAP-nak van a legnagyobb prioritása

7). Adjon meg néhány megszakítást

• Gyorsan reagálhat az időérzékeny vagy valós idejű eseményekre
• Adatátvitel perifériákra és onnan
• Reagál olyan kiemelt feladatokra, mint a kikapcsolási jelek, csapdák és a watchdog időzítők
• A CPU rendellenes eseményeit jelzi

8.) Mi a rendszer megvalósításának hibrid típusa?

A rendszer megvalósításának hibrid típusa kombinálja mind az él által kiváltott, mind a szint által kiváltott jelzést. A hardvernek meg kell keresnie egy élt, és ellenőriznie kell azt is, ha egy jel aktív egy bizonyos ideig.

Ebben a cikkben megértettük a - szakítja félbe és hogyan használják ezeket a kért szolgáltatások végrehajtására. Megbeszéltük azt is, hogy melyek a típusok, a rendszer megvalósítása és annak felhasználása.