Kesinti Nedir: Türleri ve Uygulamaları

Kesinti Nedir: Türleri ve Uygulamaları

PC'ler, çeşitli donanım işlevlerini işlemek için kesme isteklerini kullanır. Donanım kesintileri ilk olarak 1953'te UNIVAC 1103 tarafından tanıtıldı. İlk kesinti maskeleme vakası 1954'te IBM 650 tarafından dahil edildi. Çeşitli işlevleri gerçekleştirmek için farklı donanım cihazlarına farklı IRQ'lar atamak çok önemlidir. Programın yürütülmesi sırasında klavyeler, fare gibi cihazlar CPU hizmetlerine ihtiyaç duyar ve CPU'nun dikkatini çekmek ve istenen hizmeti işlemek için bir kesinti oluşturur. Bunlar olarak bilinir keser . G / Ç cihazının veri yollarından biri bu amaca hizmet etmeye adanmıştır, Kesinti Hizmeti Rutini (ISR) olarak bilinir. Bunlar, zamana duyarlı olaylar, veri aktarımı, anormal olaylara vurgu yapma, izleme zamanlayıcıları, tuzaklar vb. Gibi çeşitli uygulamalarda kullanılır.

Interrupt nedir?

Tanım: Giriş olarak adlandırılır sinyal Bir olayın anında işlenmesini gerektiren donanım veya yazılım olayları için en yüksek önceliğe sahip olan. Bilgi işlemin ilk günlerinde, işlemci herhangi bir olayı işlemek için sinyalin beklemesi gerekiyordu. İşlemci, işlenecek herhangi bir sinyal olup olmadığını anlamak için her donanım ve yazılım programını kontrol etmelidir. Bu yöntem, birkaç saat döngüsü tüketir ve işlemciyi meşgul eder. Her ihtimale karşı, herhangi bir sinyal üretilirse, işlemcinin olayı işlemesi biraz zaman alacak ve bu da düşük sistem performansına yol açacaktır.




Bu karmaşık sürecin üstesinden gelmek için yeni bir mekanizma getirildi. Bu mekanizmada, donanım veya yazılım, sinyali donanım veya yazılımdan herhangi bir sinyali kontrol eden bir işlemciye değil, bir işlemciye gönderir. Sinyal, işlemciyi en yüksek önceliğe göre uyarır ve mevcut durumunu ve işlevini kaydederek mevcut etkinlikleri askıya alır ve kesmeyi hemen işler, bu ISR olarak bilinir. Uzun sürmediği için işlemci, işlenir işlenmez normal faaliyetlerini yeniden başlatır.



Kesmek

Kesmek

Kesme Türleri

Bunlar iki ana türe ayrılır.



Donanım Kesintileri

İşlemciyle iletişim kurmak için harici bir cihazdan veya donanımdan gönderilen ve derhal ilgilenilmesi gerektiğini belirten elektronik sinyal. Örneğin, bir klavyeden vuruşlar veya bir fareden yapılan bir eylem, donanım kesintilerini çağırır ve CPU'nun bunu okumasına ve işlemesine neden olur. Böylece, bir talimatı yürütürken eşzamansız olarak ve herhangi bir zaman noktasında gelir.

Donanım kesintileri iki türe ayrılır


  • Maskelenebilir Kesmeler - İşlemciler, donanım kesintilerinin etkinleştirilmesine ve devre dışı bırakılmasına izin veren maske kaydını kesmelidir. Her sinyalin maske kaydına yerleştirilmiş bir biti vardır. Bu bit ayarlanmışsa, bir bit ayarlanmadığında bir kesme etkinleştirilir ve devre dışı bırakılır ya da tam tersi. İşlemcileri bu maskeler aracılığıyla kesen sinyaller, maskelenmiş kesintiler olarak adlandırılır.
  • Maskelenemez Kesintiler (NMI) - NMI'lar, bir bekçi uygulaması zamanlayıcısından üretilen bir zaman aşımı sinyali gibi, hemen ve her durumda işlenmesi gereken en yüksek öncelikli etkinliklerdir.

Yazılım Kesintileri

İşlemcinin kendisi, belirli talimatları uyguladıktan sonra veya belirli koşullar karşılandığında bir yazılım kesintisi talep eder. Bunlar, alt rutin çağrıları gibi bir kesmeyi tetikleyen özel bir talimat olabilir ve istisnalar veya tuzaklar olarak bilinen program yürütme hataları nedeniyle beklenmedik şekilde tetiklenebilir.



Tetikleme Yöntemleri

Genel olarak bu sinyaller, bir mantık sinyal seviyesi veya bir sinyal kenarı kullanılarak tetiklenecek şekilde tasarlanmıştır. Bu yöntemler iki türdendir.

Seviye tetiklemeli Kesinti

Bu tipte, giriş modülü, bunun hizmet seviyesi ileri sürülürse bir kesinti çağırır. Sabit yazılım kesme işleyicisi onu işlediğinde bir kesme kaynağı ileri sürülmeye devam ederse, bu modül yeniden oluşturur ve işleyiciyi yeniden çağırması için tetikler. Seviye tetiklemeli girdiler, daha uzun bir süre iddia edilirse iyi değildir.

Kenarla tetiklenen Kesinti

Kenarla tetiklenen bir kesme giriş modülü, bir iddia eden kenarı (düşen veya yükselen bir kenar) tanımladığı anda bir kesintiyi çağırır. Kaynak seviyesi değiştiğinde kenar fark edilir. Bu tür tetikleme, kaynağın etkinliğinden bağımsız olarak acil eylem gerektirir.

Seviye kenarı tetikleme

seviye-kenar tetikleme

Sistem Uygulaması

Kesintiler, donanıma kontrol hatları ile birlikte farklı bir bileşen olarak uygulanacaktır veya Birleşik içine hafıza alt sistemler. Uygulama donanımda gerçekleştirildiğinde, CPU'nun giriş pini ile kesinti yapan cihaz arasına bağlanmak için bir Programlanabilir Kesme Kontrolörüne (PCI) ihtiyaç duyar. PCI, çeşitli kesinti kaynaklarını tek veya çift CPU hattına çoklar. Bellek denetleyicisine ilişkin olarak uygulandığında, sistemin bellek adres yuvası doğrudan kesmelerle eşleştirilir.

Paylaşılan Kesme İstekleri (IRQ'lar)

Kenarla tetiklenen kesinti ile yukarı veya aşağı çekme direnç kesme hattını sürmek için kullanılır. Bu hat, her cihaz tarafından üretilen her darbeyi iletir. Farklı cihazlardan üretilen kesinti darbeleri zaman içinde meydana gelirse, CPU kesintileri kaçırmamak için darbenin arka ucunu çağırmalıdır, ardından CPU her cihazı servis talepleri için incelemeyi sağlar. IRQ hatlarını paylaşan çekme dirençlerine sahip iyi huylu bir Endüstri Standardı Mimari (ISA) anakartları iyi çalışmalıdır. Ancak, kötü tasarlanmış programlama arayüzüne sahip eski sistemlerde IRQ hattını paylaşan birden fazla cihaz, kesintileri işlemeyi zorlaştırır. Öte yandan, PCI gibi yeni bir sistem mimarisi, bu soruna önemli ölçüde rahatlama sağlamaya yardımcı olur.

Hibrit

Hibrit bir sistem uygulaması türü, hem kenar tetiklemeli hem de seviye tetiklemeli sinyallemenin bir kombinasyonuna sahiptir. Donanım bir kenar aramalı ve ayrıca bir sinyalin belirli bir süre aktif olup olmadığını doğrular. Yanlış kesmelerin sistemi etkilememesini sağlayan maskelenemez kesinti (NMI) girişi için yaygın olarak bir hibrit tip kullanılır.

İleti - Sinyal verildi

Bir mesaj üzerinden bir mesaj ileterek cihaz sinyallerini kullanarak servis için mesaj sinyalli bir kesinti isteği iletişim bilgisayar gibi bir kanal otobüs . Bunlar fiziksel bir kesinti hattı kullanmaz. PCI Express, bir seri veri yolu görevi görür ve yalnızca mesajla işaretlenen kesintiler olarak kullanılır.

Kapı zili

Kapı zili kesmesi, genellikle bir yazılım sistemi tarafından, işi tamamlamak için bilgisayar donanımına sinyal gönderen bir mekanizma olarak kullanılır. Donanım ve yazılım arasında karşılıklı anlaşma üzerine, yazılım, verileri iyi bilinen bellek konumuna yerleştirir ve donanıma verilerin hazır olduğunu ve işlemeyi beklediğini bildirmek için kapı zilini çalar. Şimdi, bilgisayar donanım cihazı verilerin geçerli olduğunu anlar ve buna göre işler.

Çok işlemcili IPI

Çok işlemcili sistemler, bir işlemciden gelen bir kesme isteği, işlemciler arası kesmeler (IPI) aracılığıyla farklı bir işlemciye gönderilir.

Tipik Kullanımlar / Uygulamalar

Bunlar, genellikle

  • Servis donanımı zamanlayıcıları, klavye vuruşlarını ve fare eylemlerini yönetin
  • Zamana duyarlı veya gerçek zamanlı olaylara hızla yanıt verin
  • Çevresel cihazlara ve cihazlardan veri aktarımı
  • Kapatma sinyalleri, tuzaklar ve izleme zamanlayıcıları gibi yüksek öncelikli görevlere yanıt verir
  • Anormal CPU olaylarını gösterir
  • Kapanma kesintisi, güç kaybını öngörür ve sistemin düzenli olarak kapatılmasını sağlar. sistemi
  • Mutlak zamanı takip etmek için periyodik kesintiler

SSS

1). Kesmeler neden kullanılır?

Bunlar, donanım veya yazılım tarafından talep edilen hizmetleri gerçekleştirmek için CPU'nun dikkatini çekmek için kullanılır.

2). NMI nedir?

NMI, işlemci tarafından göz ardı edilemeyen veya devre dışı bırakılamayan maskelenemez bir kesmedir

3). Kesinti bildirme satırının işlevi nedir?

İşlemci, cihazlara kesintileri almaya hazır olduğunu belirten bir sinyal gönderir.

4). Donanım kesintisini açıklayın. Örnekler ver

Harici bir cihaz veya klavye tuşları veya fare hareketi gibi donanım tarafından üretilir, donanım kesintilerini tetikler

5). Yazılım kesintisini açıklayın.

Alt rutin çağrıları gibi bir kesmeyi çağıran özel bir talimat olarak tanımlanır. Yazılım kesintileri, program yürütme hataları nedeniyle beklenmedik şekilde tetiklenebilir

6). Hangi interrupt en yüksek önceliğe sahiptir?

  • Maskelenemez kenar ve seviye tetiklendi
  • TRAP en yüksek önceliğe sahiptir

7). Kesmenin bazı kullanımlarını sağlayın

  • Zamana duyarlı veya gerçek zamanlı olaylara hızla yanıt verin
  • Çevresel cihazlara ve cihazlardan veri aktarımı
  • Kapatma sinyalleri, tuzaklar ve izleme zamanlayıcıları gibi yüksek öncelikli görevlere yanıt verir
  • Anormal CPU olaylarını gösterir

8). Hibrit sistem uygulaması nedir?

Hibrit bir sistem uygulaması türü, hem kenar tetiklemeli hem de seviye tetiklemeli sinyallemenin bir kombinasyonuna sahiptir. Donanım bir kenar aramalı ve ayrıca bir sinyalin belirli bir süre aktif olup olmadığını doğrular.

Bu yazıda, önemini anladık keser ve bunların istenen hizmetleri yürütmek için nasıl kullanıldığı. Ayrıca türlerin, sistem uygulamalarının ve kullanımlarının neler olduğunu da tartıştık.