Računala koriste zahtjeve za prekidom za obradu različitih hardverskih funkcija. Hardverske prekide prvi je put uveo UNIVAC 1103 1953. Prvu incidenciju maskiranja prekida uključio je IBM 650 1954. Bitno je dodijeliti različite IRQ-ove različitim hardverskim uređajima kako bi izvršavali različite funkcije. Tijekom izvršavanja programa, uređaji poput tipkovnica, miš zahtijeva usluge CPU-a i generira prekid kako bi privukao pažnju CPU-a i obradio traženu uslugu. Oni su poznati kao prekida . Jedna od sabirnica I / O uređaja namijenjena tome da služi u tu svrhu poznata je kao Interrupt Service Rutine (ISR). Koriste se u raznim aplikacijama kao što su vremenski osjetljivi događaji, prijenos podataka, naglašavanje abnormalnih događaja, nadzorni mjerači vremena, zamke itd.
Što je prekid?
Definicija: To se naziva ulaznim podacima signal koja ima najveći prioritet za hardverske ili softverske događaje koji zahtijevaju trenutnu obradu događaja. Tijekom ranih dana računanja, procesor morao čekati signal za obradu bilo kakvih događaja. Procesor bi trebao provjeriti svaki hardverski i softverski program kako bi shvatio postoji li signal za obradu. Ova metoda troši brojne cikluse takta i čini procesor zauzetim. Za svaki slučaj, ako bi se generirao bilo kakav signal, procesoru bi opet trebalo neko vrijeme da obradi događaj, što dovodi do loših performansi sustava.
Uveden je novi mehanizam za prevladavanje ovog složenog procesa. U ovom će mehanizmu hardver ili softver poslati signal procesoru, a ne procesor koji provjerava ima li signala iz hardvera ili softvera. Signal upozorava procesor s najvišim prioritetom i obustavlja trenutne aktivnosti spremajući njegovo trenutno stanje i funkciju te odmah obrađuje prekid, to je poznato kao ISR. Kako ne traje dugo, procesor ponovno pokreće normalne aktivnosti čim se obradi.
Prekinuti
Vrste prekida
Oni se svrstavaju u dvije glavne vrste.
Hardverski prekidi
Elektronički signal koji se šalje s vanjskog uređaja ili hardvera za komunikaciju s procesorom, ukazujući da mu je potrebna trenutna pažnja. Na primjer, potezi s tipkovnice ili radnje miša pozivaju hardverske prekide zbog kojih ih CPU čita i obrađuje. Dakle, stiže asinkrono i u bilo kojem trenutku tijekom izvršavanja upute.
Hardverski prekidi klasificirani su u dvije vrste
- Maskabilni prekidi - Procesori moraju prekinuti registar maski koji omogućuje omogućavanje i onemogućavanje hardverskih prekida. Svaki signal ima bit smješten u registar maski. Ako je postavljen ovaj bit, prekid je omogućen i onemogućen kad bit nije postavljen, ili obrnuto. Signali koji prekidaju procesore kroz ove maske nazivaju se maskiranim prekidima.
- Nemaskirani prekidi (NMI) - NMI-i su aktivnosti s najvećim prioritetom koje treba obraditi odmah i u bilo kojoj situaciji, poput signala vremenskog ograničenja generiranog od nadzornog tajmera.
Prekidi softvera
Procesor sam zahtijeva prekid softvera nakon izvršavanja određenih uputa ili ako su ispunjeni određeni uvjeti. To mogu biti specifične upute koje pokreću prekide poput poziva potprograma i mogu se neočekivano pokrenuti zbog pogrešaka u izvršavanju programa, poznatih kao izuzeci ili zamke.
Okidačke metode
Općenito, ovi su signali dizajnirani za aktiviranje koristeći razinu logičkog signala ili rub signala. Ove su metode dvije vrste.
Prekid pokrenut nivoom
U ovom tipu ulazni modul poziva na prekid ako se utvrdi razina usluge. Ako se izvor prekida nastavi nalagati kad ga rukuje upravljač prekida firmware-a, ovaj se modul regenerira i pokreće obrađivač da se ponovo pozove. Ulazi pokrenuti nivoom nisu dobri ako se i dalje tvrde dulje vrijeme.
Prekid aktiviran rubom
Ulazni modul prekida pokrenut rubom poziva prekid čim identificira potvrđujući rub - padajući ili rastući rub. Rub se uočava kada se promijeni razina izvora. Ova vrsta aktiviranja treba hitno djelovanje, bez obzira na aktivnost izvora.
okidač na razini ruba
Implementacija sustava
Prekidi će se primijeniti na hardver kao druga komponenta zajedno s upravljačkim vodovima, ili integriran u memorija podsustavi. Kada se implementacija izvodi u hardveru, potreban joj je programabilni kontroler prekida (PCI) za povezivanje između ulaznog pina CPU-a i uređaja koji prekida. PCI multipleksira razne izvore prekida na jednoj ili dvostrukoj CPU liniji. Kada se implementira koji se odnosi na memorijski kontroler, utor za memorijsku adresu sustava mapira se izravno s prekidima.
Zajednički zahtjevi za prekidom (IRQ)
S prekidom pokrenutim rubom, povlačenjem ili povlačenjem otpornik koristi se za pogon linije prekida. Ova linija prenosi svaki impuls koji proizvodi svaki uređaj. Ako se impulsi prekida generirani s različitih uređaja dogode blizu vremena, CPU mora pozvati zadnji rub impulsa kako ne bi propustio prekide, nakon čega CPU osigurava da pregleda svaki uređaj radi zahtjeva za uslugom. Dobro se ponašaju matične ploče industrijske standardne arhitekture (ISA) s pull-up otpornicima koji imaju zajedničke IRQ linije moraju raditi u redu. Međutim, više uređaja koji dijele IRQ liniju u starijim sustavima s loše dizajniranim programskim sučeljem otežava obradu prekida. S druge strane, nova arhitektura sustava, poput PCI, pomaže u pružanju znatnog olakšanja ovom problemu.
Hibrid
Hibridni tip implementacije sustava ima kombinaciju oba signala pokrenuta rubom i nivoom. Hardver će potražiti rub i također provjerava je li signal aktivan određeno vrijeme. Hibridni tip obično se koristi za ulaz koji se ne može maskirati (NMI), što osigurava da lažni prekidi ne utječu na sustav.
Poruka - Signalizirano
Zahtjev za prekidom koji se signalizira porukom za uslugu koja koristi signale uređaja prijenosom poruke preko a komunikacija kanal, poput računala autobus . Oni ne koriste liniju fizičkog prekida. PCI Express djeluje kao serijska sabirnica i koristi se isključivo kao prekidi signalizirani porukom.
Zvonce na vratima
Prekid zvona na vratima obično se koristi kao mehanizam softverskog sustava za signaliziranje računalnog hardvera za dovršetak posla. Nakon međusobnog dogovora između hardvera i softvera, softver postavlja podatke na dobro poznato mjesto memorije i zvoni na vrata kako bi obavijestio hardver da su podaci spremni i čekaju na obradu. Sada računalni hardverski uređaj razumije da su podaci valjani i obrađuje ih u skladu s tim.
Višeprocesorski IPI
Višeprocesorski sustavi, zahtjev za prekidom od procesora šalje se drugom procesoru putem međuprocesorskih prekida (IPI)
Uobičajena upotreba / primjene
To su moćni ulazi koji se obično koriste
- Servisirajte hardverske mjerače vremena, upravljajte potezima tipkovnice i radnjama miša
- Brzo reagirajte na vremenski osjetljive događaje ili događaje u stvarnom vremenu
- Prijenos podataka na i s perifernih uređaja
- Odgovara na zadatke visokog prioriteta kao što su signali za isključivanje, zamke i tajmeri za nadzor
- Označava abnormalne događaje CPU-a
- Prekid isključivanja predviđa gubitak napajanja, omogućujući uredno isključivanje sustav
- Povremeni prekidi kako bi se zabilježilo apsolutno vrijeme
Najčešća pitanja
1). Zašto se koriste prekidi?
Oni se koriste za privlačenje pažnje CPU-a za obavljanje usluga koje zahtijeva bilo hardver ili softver.
2). Što je NMI?
NMI je nemaskiran prekid koji procesor ne može zanemariti ili onemogućiti
3). Koja je funkcija linije za potvrdu prekida?
Procesor uređajima šalje signal koji pokazuje da je spreman za primanje prekida.
4). Opišite hardverski prekid. Navedi primjere
Generira ga vanjski uređaj ili hardver, poput tipki na tipkovnici ili pomicanje miša, poziva hardverske prekide
5). Opišite softverski prekid.
Definirana je kao posebna uputa koja poziva na prekid poput poziva potprograma. Prekidi softvera mogu se neočekivano pokrenuti zbog pogrešaka u izvršavanju programa
6). Koji prekid ima najveći prioritet?
- Okidač ruba i razine koji se ne može maskirati
- TRAP ima najveći prioritet
7). Upotrijebite prekide
- Brzo reagirajte na vremenski osjetljive događaje ili događaje u stvarnom vremenu
- Prijenos podataka na i s perifernih uređaja
- Odgovara na zadatke visokog prioriteta kao što su signali za isključivanje, zamke i tajmeri za nadzor
- Označava abnormalne događaje CPU-a
8). Što je hibridni tip implementacije sustava?
Hibridni tip implementacije sustava ima kombinaciju oba signala pokrenuta rubom i nivoom. Hardver će potražiti rub i također provjerava je li signal aktivan određeno vrijeme.
U ovom smo članku shvatili važnost prekida i kako se koriste za izvršavanje traženih usluga. Također smo razgovarali o vrstama, implementaciji sustava i njegovoj upotrebi.
