Qu'est-ce qu'une interruption :les types et ses applications

Les PC utilisent des requêtes 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 de masquage d'interruption 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 les claviers, une souris nécessitent des services du processeur et génère une interruption pour attirer l'attention du processeur et traiter le service demandé. Celles-ci sont appelées interruptions. L'un des bus du périphérique d'E/S est dédié à cet objectif est connu sous le nom de routine de service d'interruption (ISR). Ceux-ci sont utilisés dans diverses applications telles que pour les événements urgents, le transfert de données, l'accent sur les événements anormaux, les minuteries de surveillance, les pièges, etc.

Qu'est-ce qu'une interruption ?

Définition : Il s'agit d'un signal d'entrée qui a la priorité la plus élevée pour les événements matériels ou logiciels qui nécessitent un traitement immédiat d'un événement. Au début de l'informatique, le processeur devait 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 mettrait à nouveau un certain temps à traiter l'événement, ce qui entraînerait 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'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 enregistrant son état et sa fonction actuels, et traite l'interruption immédiatement, c'est ce qu'on appelle ISR. Comme il ne dure pas longtemps, le processeur reprend ses activités normales dès qu'il est traité.

Types d'interruption

Ceux-ci sont classés en deux types principaux.

Interruptions matérielles

Signal électronique envoyé depuis un périphérique ou un 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 du processeur. Il arrive donc de manière asynchrone et à n'importe quel 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 les plus prioritaires qui doivent être traitées immédiatement et dans n'importe quelle situation, comme un signal d'expiration généré à partir d'un minuteur de surveillance.

Interruptions logicielles

Le processeur lui-même demande une interruption logicielle après l'exécution de 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-programme et peut être déclenchée de manière inattendue en raison d'erreurs d'exécution de programme, appelées exceptions ou pièges.

Méthodes de déclenchement

Généralement, ces signaux sont conçus pour se déclencher à l'aide d'un niveau de signal logique ou d'un front de signal. Ces méthodes sont de deux types.

Interruption déclenchée par le niveau

Dans ce type, le module d'entrée invoque 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'interruption du micrologiciel la gère, ce module se régénère et déclenche une nouvelle invocation du gestionnaire. Les entrées déclenchées par le niveau ne sont pas bonnes si elles restent activées plus longtemps.

Interruption déclenchée par le front

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

Implémentation du système

Les interruptions doivent être appliquées au matériel en tant que composant différent avec des lignes de contrôle, ou intégrées dans des sous-systèmes de mémoire. 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 de la CPU 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 une interruption déclenchée par front, une résistance pull-up ou pull-down est utilisée 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 périphériques se produisent dans le temps, le processeur doit invoquer un front arrière de l'impulsion pour ne pas manquer les interruptions, après quoi le processeur s'assure d'inspecter chaque périphérique pour les demandes de service. Une carte mère ISA (Industry Standard Architecture) bien élevée avec des résistances de rappel et partageant des lignes IRQ doit fonctionner correctement. Cependant, plusieurs périphériques partageant une 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 apporter un soulagement considérable à ce problème.

Hybride

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

Message– Signalé

Une demande d'interruption de service signalée par un message utilisant les signaux de l'appareil en transmettant un message sur un canal de communication, tel qu'un bus informatique. Ceux-ci n'utilisent pas de ligne d'interruption physique. PCI Express agit comme un bus série et est utilisé exclusivement comme interruption de message.

Sonnerie

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

• Servicer les minuteries matérielles, gérer les frappes au clavier et les 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 pièges et les minuteurs de surveillance
• Indique des événements anormaux du processeur
• L'interruption de mise hors tension prévoit la perte de puissance, permettant l'arrêt ordonné du système
• Interruptions périodiques pour garder une trace du temps absolu

FAQ

1). Pourquoi les interruptions sont-elles utilisées ?

Ceux-ci sont utilisés pour attirer l'attention du processeur sur les 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'accusé de réception d'interruption ?

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

4). Décrire l'interruption matérielle. Donnez des exemples

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

5). Décrivez l'interruption logicielle.

Il est défini comme une instruction spéciale qui invoque une interruption telle que des appels de sous-programme. Les 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 priorité la plus élevée

7). Donnez quelques utilisations de l'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 pièges et les minuteurs de surveillance
• Indique des événements anormaux du processeur

8). Qu'est-ce qu'un type de mise en œuvre de système hybride ?

Un type de mise en œuvre de système hybride a une combinaison de signalisation déclenchée par le bord et déclenchée par le niveau. Le matériel doit rechercher un front et vérifier également si un signal est actif pendant une certaine période.

Dans cet article, nous avons compris l'importance des interruptions et comment celles-ci sont utilisées pour exécuter les services demandés. Nous avons également discuté des types, de la mise en œuvre du système et de ses utilisations.