Les PC utilisent des demandes d'interruption pour gérer diverses fonctions matérielles. Les interruptions matérielles ont été introduites pour la première fois par l'UNIVAC 1103 en 1953. La première incidence du masquage d'interruptions a été incorporée par IBM 650 en 1954. Il est essentiel d'attribuer différentes IRQ à différents périphériques matériels pour exécuter diverses fonctions. Pendant l'exécution du programme, des périphériques tels que des claviers, une souris nécessite des services de CPU et génère une interruption pour attirer l'attention du CPU et traiter le service demandé. Ceux-ci sont connus comme interrompt . L'un des bus du périphérique d'E / S dédié à cet objectif est appelé Routine de service d'interruption (ISR). Ceux-ci sont utilisés dans diverses applications telles que les événements sensibles au temps, le transfert de données, l'accentuation des événements anormaux, les minuteries de surveillance, les interruptions, etc.

Qu'est-ce qu'une interruption?

Définition: C'est ce qu'on appelle une entrée signal qui a la priorité la plus élevée pour les événements matériels ou logiciels qui nécessitent le traitement immédiat d'un événement. Au début de l'informatique, le processeur a dû attendre le signal pour traiter les événements. Le processeur doit vérifier chaque programme matériel et logiciel pour comprendre s'il y a un signal à traiter. Cette méthode consommerait un certain nombre de cycles d'horloge et rendrait le processeur occupé. Juste au cas où, si un signal était généré, le processeur prendrait à nouveau un certain temps pour traiter l'événement, conduisant à de mauvaises performances du système.

Un nouveau mécanisme a été introduit pour surmonter ce processus compliqué. Dans ce mécanisme, le matériel ou le logiciel enverra le signal à un processeur, plutôt qu'à un processeur vérifiant tout signal provenant du matériel ou du logiciel. Le signal alerte le processeur avec la priorité la plus élevée et suspend les activités en cours en sauvegardant son état et sa fonction actuels, et traite l'interruption immédiatement, c'est ce qu'on appelle ISR. Comme cela ne dure pas longtemps, le processeur redémarre les activités normales dès qu’elles sont traitées.

Interrompre

Types d'interruption

Ceux-ci sont classés en deux types principaux.

Interruptions matérielles

Un signal électronique envoyé à partir d'un périphérique ou matériel externe pour communiquer avec le processeur indiquant qu'il nécessite une attention immédiate. Par exemple, les coups d'un clavier ou une action d'une souris invoquent des interruptions matérielles provoquant la lecture et le traitement par le processeur. Il arrive donc de manière asynchrone et à tout moment lors de l'exécution d'une instruction.

Les interruptions matérielles sont classées en deux types

Interruptions masquables - Les processeurs doivent interrompre le registre de masque qui permet d'activer et de désactiver les interruptions matérielles. Chaque signal a un bit placé dans le registre de masque. Si ce bit est défini, une interruption est activée et désactivée lorsqu'un bit n'est pas défini, ou vice versa. Les signaux qui interrompent les processeurs via ces masques sont appelés interruptions masquées.
Interruptions non masquables (NMI) - Les NMI sont les activités de priorité la plus élevée qui doivent être traitées immédiatement et dans n'importe quelle situation, comme un signal de temporisation généré par un temporisateur de surveillance.

Interruptions de logiciel

Le processeur lui-même demande une interruption du logiciel après avoir exécuté certaines instructions ou si des conditions particulières sont remplies. Il peut s'agir d'une instruction spécifique qui déclenche une interruption telle que des appels de sous-programmes et peut être déclenchée de manière inattendue en raison d'erreurs d'exécution de programme, appelées exceptions ou interruptions.

Méthodes de déclenchement

En général, ces signaux sont conçus pour se déclencher en utilisant soit un niveau de signal logique, soit un front de signal. Ces méthodes sont de deux types.

Interruption déclenchée par le niveau

Dans ce type, le module d'entrée appelle une interruption si le niveau de service de celui-ci est affirmé. Si une source d'interruption continue d'être affirmée lorsque le gestionnaire d'interruptions du micrologiciel la gère, ce module se régénère et déclenche une nouvelle invocation du gestionnaire. Les entrées déclenchées par niveau ne sont pas bonnes si elles restent activées pendant une durée plus longue.

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Interruption déclenchée par le front

Un module d'entrée d'interruption déclenché par un front appelle une interruption dès qu'il identifie un front d'assertion - un front descendant ou montant. Le bord est remarqué lorsque le niveau de la source change. Ce type de déclenchement nécessite une action immédiate, quelle que soit l'activité de la source.

déclenchement de niveau par front

Mise en place du système

Les interruptions doivent être appliquées au matériel en tant que composant différent avec les lignes de commande, ou intégré dans Mémoire sous-systèmes. Lorsque la mise en œuvre est effectuée dans le matériel, il a besoin d’un contrôleur d’interruption programmable (PCI) pour se connecter entre la broche d’entrée du processeur et le dispositif d’interruption. PCI multiplexe diverses sources d'interruption sur la ligne CPU simple ou double. Lorsqu'il est implémenté concernant le contrôleur de mémoire, l'emplacement d'adresse mémoire du système est mappé directement avec les interruptions.

Demandes d'interruption partagées (IRQ)

Avec interruption déclenchée par le bord, un pull-up ou un pull-down résistance est utilisé pour piloter la ligne d'interruption. Cette ligne transmet chaque impulsion produite par chaque appareil. Si les impulsions d'interruption générées à partir de différents appareils se produisent à un moment rapproché, la CPU doit invoquer un front arrière de l'impulsion pour ne pas manquer les interruptions, après quoi la CPU s'assure d'inspecter chaque appareil pour les demandes de service. Une carte mère ISA (Industry Standard Architecture) bien comportée avec des résistances pull-up ayant des lignes IRQ partagées doit fonctionner correctement. Cependant, plusieurs périphériques partageant la ligne IRQ dans des systèmes plus anciens avec une interface de programmation mal conçue rendent difficile le traitement des interruptions. D'un autre côté, une nouvelle architecture système, telle que PCI, contribue à soulager considérablement ce problème.

Hybride

Un type hybride de mise en œuvre de système a une combinaison de signalisation à la fois déclenchée par front et déclenchée par niveau. Le matériel doit rechercher un front et vérifier également que si un signal est actif pendant une certaine période. Un type hybride est couramment utilisé pour l'entrée d'interruption non masquable (NMI), ce qui garantit que les fausses interruptions n'affectent pas le système.

Un message - Signalé

Une demande d'interruption de service signalée par message utilisant des signaux de périphérique en transmettant un message sur un la communication canal, comme un ordinateur bus . Ceux-ci n'utilisent pas de ligne d'interruption physique. PCI Express agit comme un bus série et est utilisé exclusivement comme interruptions signalées par message.

Sonnette

L'interruption de la sonnette est couramment utilisée comme mécanisme par un système logiciel pour signaler au matériel informatique de terminer le travail. Sur accord mutuel entre le matériel et le logiciel, le logiciel place les données dans l'emplacement de mémoire bien connu et sonne à la sonnette pour informer le matériel que les données sont prêtes et en attente de traitement. Maintenant, le périphérique matériel informatique comprend que les données sont valides et les traite en conséquence.

IPI multiprocesseur

Les systèmes multiprocesseurs, une demande d'interruption d'un processeur est envoyée à un processeur différent via des interruptions inter-processeurs (IPI)

Utilisations / applications typiques

Ce sont des entrées puissantes généralement utilisées pour

Maintenance des minuteries matérielles, gestion des coups de clavier et des actions de la souris
Répondez rapidement aux événements urgents ou en temps réel
Transfert de données vers et depuis des périphériques
Répond aux tâches hautement prioritaires telles que les signaux de mise hors tension, les interruptions et les minuteries de surveillance
Indique des événements anormaux du processeur
L'interruption de mise hors tension prévoit la perte de courant, permettant un arrêt ordonné du système
Interruptions périodiques pour garder une trace du temps absolu

FAQ

1). Pourquoi les interruptions sont-elles utilisées?

Celles-ci sont utilisées pour attirer l'attention du processeur sur l'exécution des services demandés par le matériel ou le logiciel.

2). Qu'est-ce que NMI?

NMI est une interruption non masquable, qui ne peut pas être ignorée ou désactivée par le processeur

3). Quelle est la fonction de la ligne d'acquittement d'interruption?

Le processeur envoie un signal aux dispositifs indiquant qu'il est prêt à recevoir des interruptions.

4). Décrivez l'interruption matérielle. Donne des exemples

Il est généré par un périphérique externe ou un matériel tel que les touches du clavier ou le mouvement de la souris appelle des interruptions matérielles

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5). Décrivez l'interruption du logiciel.

Il est défini comme une instruction spéciale qui appelle une interruption telle que des appels de sous-programmes. Des interruptions logicielles peuvent être déclenchées de manière inattendue en raison d'erreurs d'exécution du programme

6). Quelle interruption a la priorité la plus élevée?

Bord et niveau non masquables déclenchés
TRAP a la plus haute priorité

7). Donnez quelques utilisations d'interruption

Répondez rapidement aux événements urgents ou en temps réel
Transfert de données vers et depuis des périphériques
Répond aux tâches hautement prioritaires telles que les signaux de mise hors tension, les interruptions et les minuteries de surveillance
Indique des événements anormaux du processeur

8). Qu'est-ce qu'une implémentation de système de type hybride?

Dans cet article, nous avons compris l'importance de interrompt et comment ceux-ci sont utilisés pour exécuter les services demandés. Nous avons également discuté des types, de l'implémentation du système et de ses utilisations.