PC sử dụng các yêu cầu ngắt để xử lý các chức năng phần cứng khác nhau. Ngắt phần cứng lần đầu tiên được UNIVAC 1103 giới thiệu vào năm 1953. Tỷ lệ che ngắt đầu tiên được IBM 650 kết hợp vào năm 1954. Điều cần thiết là phải gán các IRQ khác nhau cho các thiết bị phần cứng khác nhau để thực hiện các chức năng khác nhau. Trong quá trình thực thi chương trình, các thiết bị như bàn phím, chuột yêu cầu các dịch vụ của CPU và tạo ra một ngắt để thu hút sự chú ý từ CPU và xử lý dịch vụ được yêu cầu. Chúng được gọi là gián đoạn . Một trong những bus của thiết bị I / O được dành riêng để phục vụ mục đích này được gọi là Quy trình dịch vụ ngắt (ISR). Chúng được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau như cho các sự kiện nhạy cảm với thời gian, truyền dữ liệu, nhấn mạnh vào các sự kiện bất thường, bộ định thời gian giám sát, bẫy, v.v.

Ngắt là gì?

Định nghĩa: Nó được coi là đầu vào tín hiệu có mức độ ưu tiên cao nhất cho các sự kiện phần cứng hoặc phần mềm yêu cầu xử lý sự kiện ngay lập tức. Trong những ngày đầu của máy tính, bộ xử lý phải đợi tín hiệu để xử lý bất kỳ sự kiện nào. Bộ xử lý nên kiểm tra mọi chương trình phần cứng và phần mềm để biết liệu có tín hiệu nào cần xử lý hay không. Phương pháp này sẽ tiêu tốn một số chu kỳ đồng hồ và làm cho bộ xử lý bận rộn. Trong trường hợp, nếu bất kỳ tín hiệu nào được tạo ra, bộ xử lý sẽ lại mất một khoảng thời gian để xử lý sự kiện, dẫn đến hiệu suất hệ thống kém.

Một cơ chế mới đã được đưa ra để khắc phục quá trình phức tạp này. Trong cơ chế này, phần cứng hoặc phần mềm sẽ gửi tín hiệu đến bộ xử lý, thay vì bộ xử lý kiểm tra bất kỳ tín hiệu nào từ phần cứng hoặc phần mềm. Tín hiệu cảnh báo bộ xử lý có mức ưu tiên cao nhất và tạm dừng các hoạt động hiện tại bằng cách lưu trạng thái và chức năng hiện tại của nó, đồng thời xử lý ngắt ngay lập tức, điều này được gọi là ISR. Vì nó không tồn tại lâu nên bộ xử lý sẽ khởi động lại các hoạt động bình thường ngay sau khi nó được xử lý.

Làm gián đoạn

Các loại ngắt

Chúng được phân thành hai loại chính.

Ngắt phần cứng

Một tín hiệu điện tử được gửi từ một thiết bị hoặc phần cứng bên ngoài để giao tiếp với bộ xử lý cho biết rằng nó cần được chú ý ngay lập tức. Ví dụ: các cú vuốt từ bàn phím hoặc một hành động từ chuột dẫn đến việc phần cứng bị gián đoạn khiến CPU đọc và xử lý nó. Vì vậy, nó đến không đồng bộ và trong bất kỳ thời điểm nào trong khi thực hiện một lệnh.

Ngắt phần cứng được phân thành hai loại

Ngắt có thể che - Bộ xử lý phải ngắt thanh ghi mặt nạ cho phép kích hoạt và vô hiệu hóa ngắt phần cứng. Mỗi tín hiệu có một bit được đặt trong thanh ghi mặt nạ. Nếu bit này được đặt, ngắt sẽ được bật & tắt khi bit không được đặt hoặc ngược lại. Các tín hiệu làm gián đoạn bộ xử lý qua các mặt nạ này được gọi là ngắt có mặt nạ.
Ngắt không che được (NMI) - Các NMI là các hoạt động ưu tiên cao nhất cần được xử lý ngay lập tức và trong bất kỳ tình huống nào, chẳng hạn như tín hiệu thời gian chờ được tạo ra từ bộ đếm thời gian của cơ quan giám sát.

Ngắt phần mềm

Bản thân bộ xử lý yêu cầu ngắt phần mềm sau khi thực hiện các lệnh nhất định hoặc nếu các điều kiện cụ thể được đáp ứng. Đây có thể là một lệnh cụ thể kích hoạt ngắt, chẳng hạn như lệnh gọi chương trình con và có thể được kích hoạt bất ngờ do lỗi thực thi chương trình, được gọi là ngoại lệ hoặc bẫy.

Phương pháp kích hoạt

Nói chung, các tín hiệu này được thiết kế để kích hoạt sử dụng mức tín hiệu logic hoặc cạnh tín hiệu. Các phương pháp này có hai loại.

Ngắt do cấp độ kích hoạt

Trong kiểu này, mô-đun đầu vào gọi một ngắt nếu mức dịch vụ của điều này được khẳng định. Nếu một nguồn ngắt tiếp tục được xác nhận khi trình xử lý ngắt phần sụn xử lý nó, mô-đun này sẽ tái tạo và kích hoạt trình xử lý gọi lại. Các đầu vào được kích hoạt ở mức không tốt nếu vẫn được khẳng định trong thời gian dài hơn.

“định nghĩa thẻ giao diện mạng nic ”

Ngắt do cạnh kích hoạt

Một mô-đun đầu vào ngắt được kích hoạt cạnh gọi một ngắt ngay khi nó xác định được một cạnh khẳng định - một cạnh giảm hoặc một cạnh tăng. Cạnh trở nên được chú ý khi mức nguồn thay đổi. Loại kích hoạt này cần hành động ngay lập tức, bất kể hoạt động của nguồn.

kích hoạt cấp độ cạnh

Hoàn thiện hệ thống

Ngắt phải được áp dụng cho phần cứng như một thành phần khác cùng với các đường điều khiển, hoặc tích hợp thành ký ức hệ thống con. Khi quá trình triển khai được thực hiện trong phần cứng, nó cần Bộ điều khiển ngắt có thể lập trình (PCI) để kết nối giữa chân đầu vào của CPU và thiết bị ngắt. PCI ghép nhiều nguồn ngắt khác nhau vào dòng CPU đơn hoặc đôi. Khi được triển khai liên quan đến bộ điều khiển bộ nhớ, khe địa chỉ bộ nhớ của hệ thống được ánh xạ trực tiếp với các ngắt.

Yêu cầu gián đoạn được chia sẻ (IRQ)

Với ngắt được kích hoạt cạnh, kéo lên hoặc kéo xuống điện trở được sử dụng để điều khiển dòng ngắt. Dòng này truyền mọi xung được tạo ra bởi mỗi thiết bị. Nếu các xung ngắt được tạo ra từ các thiết bị khác nhau xảy ra gần đúng lúc, CPU phải gọi một cạnh sau của xung để không bỏ lỡ các ngắt, sau đó CPU đảm bảo kiểm tra mọi thiết bị để tìm các yêu cầu dịch vụ. Bo mạch chủ Kiến trúc Tiêu chuẩn Công nghiệp (ISA) hoạt động tốt với điện trở kéo lên có chung đường IRQ phải hoạt động tốt. Tuy nhiên, nhiều thiết bị dùng chung đường truyền IRQ trong các hệ thống cũ với giao diện lập trình được thiết kế kém nên khó xử lý ngắt. Mặt khác, một kiến trúc hệ thống mới, chẳng hạn như PCI giúp giải quyết vấn đề này một cách đáng kể.

Hỗn hợp

Một kiểu triển khai hệ thống kết hợp có sự kết hợp của cả tín hiệu kích hoạt cạnh và kích hoạt mức. Phần cứng phải tìm kiếm một cạnh và cũng xác minh xem tín hiệu có hoạt động trong một khoảng thời gian nhất định hay không. Kiểu kết hợp thường được sử dụng cho đầu vào ngắt không che được (NMI), đảm bảo rằng các ngắt giả không ảnh hưởng đến hệ thống.

Thông điệp - Báo hiệu

Yêu cầu ngắt được báo hiệu bằng tin nhắn cho dịch vụ sử dụng các tín hiệu thiết bị bằng cách truyền thông báo qua giao tiếp kênh, chẳng hạn như máy tính xe buýt . Chúng không sử dụng đường ngắt vật lý. PCI Express hoạt động như một bus nối tiếp và chỉ được sử dụng làm ngắt tín hiệu tin nhắn.

Chuông cửa

Ngắt chuông cửa thường được sử dụng như một cơ chế của một hệ thống phần mềm để báo hiệu phần cứng máy tính hoàn thành công việc. Theo thỏa thuận chung giữa phần cứng và phần mềm, phần mềm sẽ đặt dữ liệu vào vị trí bộ nhớ nổi tiếng và rung chuông cửa để thông báo cho phần cứng rằng dữ liệu đã sẵn sàng và đang chờ xử lý. Bây giờ, thiết bị phần cứng máy tính hiểu dữ liệu là hợp lệ và xử lý nó theo đó.

IPI đa xử lý

Hệ thống đa xử lý, yêu cầu ngắt từ một bộ xử lý được gửi đến một bộ xử lý khác thông qua các ngắt giữa các bộ xử lý (IPI)

Sử dụng / Ứng dụng điển hình

Đây là những đầu vào mạnh mẽ thường được sử dụng để

“ứng dụng hệ thống android là gì ”

Dịch vụ bộ hẹn giờ phần cứng, xử lý các thao tác trên bàn phím và chuột
Phản hồi nhanh các sự kiện nhạy cảm với thời gian hoặc thời gian thực
Truyền dữ liệu đến và từ các thiết bị ngoại vi
Đáp ứng các tác vụ có mức độ ưu tiên cao như tín hiệu tắt nguồn, bẫy và bộ hẹn giờ cơ quan giám sát
Cho biết các sự kiện bất thường của CPU
Ngắt nguồn báo trước việc mất nguồn, cho phép tắt máy có trật tự hệ thống
Ngắt định kỳ để theo dõi thời gian tuyệt đối

Câu hỏi thường gặp

1). Tại sao ngắt được sử dụng?

Chúng được sử dụng để thu hút sự chú ý của CPU để thực hiện các dịch vụ do phần cứng hoặc phần mềm yêu cầu.

2). NMI là gì?

NMI là một ngắt không thể che giấu, bộ xử lý không thể bỏ qua hoặc vô hiệu hóa

3). Chức năng của dòng xác nhận ngắt là gì?

Bộ xử lý gửi một tín hiệu đến các thiết bị cho biết rằng nó đã sẵn sàng nhận các ngắt.

4). Mô tả ngắt phần cứng. Cho ví dụ

Nó được tạo ra bởi một thiết bị hoặc phần cứng bên ngoài, chẳng hạn như phím bàn phím hoặc chuyển động của chuột dẫn đến gián đoạn phần cứng

5). Mô tả ngắt phần mềm.

Nó được định nghĩa là một lệnh đặc biệt gọi một ngắt như các lệnh gọi chương trình con. Phần mềm có thể bị gián đoạn bất ngờ do lỗi thực thi chương trình

6). Ngắt nào có mức ưu tiên cao nhất?

Đã kích hoạt cạnh và mức không che được
TRAP có mức độ ưu tiên cao nhất

7). Đưa ra một số cách sử dụng ngắt

Phản hồi nhanh các sự kiện nhạy cảm với thời gian hoặc thời gian thực
Truyền dữ liệu đến và từ các thiết bị ngoại vi
Đáp ứng các tác vụ có mức độ ưu tiên cao như tín hiệu tắt nguồn, bẫy và bộ hẹn giờ cơ quan giám sát
Cho biết các sự kiện bất thường của CPU

số 8). Kiểu triển khai hệ thống kết hợp là gì?

Trong bài viết này, chúng tôi đã hiểu tầm quan trọng của gián đoạn và cách chúng được sử dụng để thực thi các dịch vụ được yêu cầu. Chúng tôi cũng thảo luận về các loại, triển khai hệ thống và cách sử dụng của nó.