Přerušení

Přerušení (anglicky interrupt) je v informatice nástroj pro asynchronní obsluhu událostí, kdy procesor přeruší vykonávání instrukcí a vykoná obsluhu přerušení. Původně přerušení sloužilo k obsluze hardwarových zařízení, později se přidala synchronní softwarová přerušení a vnitřní přerušení pro oznamování chyb procesorem vzniklých při provádění strojových instrukcí.

[editovat] Hardwarové (vnější) přerušení

Původně se tak označovalo IRQ, tedy hardwarové přerušení, které nastává jako reakce na signál od zařízení, které jím upozorňuje procesor (obvykle operační systém, přesněji svůj ovladač v tomto systému), že potřebuje obsloužit. Procesor při příchodu přerušení přestane provádět současný výpočet, uloží část svého stavu a začne vykonávat obsluhu přerušení. Takovýto typ přerušení (vyvolaný HW) je tzv. asynchronní, tedy může přijít v libovolném bodu výpočtu (nikoliv ovšem doslova libovolném: například nemůže přijít uprostřed instrukce, a to ani u moderních superskalárních procesorů, ve kterých se instrukce rozkládá na více interních instrukcí). Přerušení přichází bez ohledu na to, kolik je momentálně vykonávaných programů. Přerušení lze také v některých případech zakázat maskováním – k obsluze přerušení dojde až po opětovném povolení přerušení.

[editovat] Softwarové přerušení

Obecnějším termínem se to stalo při zavedení softwarových přerušení, tedy přerušení vyvolávaných přímo uvnitř procesoru a využívající stejnou nebo podobnou metodu předání řízení z probíhajícího výpočtu do obsluhy přerušení. Softwarové přerušení může být vyvoláno buď speciální instrukcí (přerušení se používá jako způsob volání operačního systému z aplikace), nebo výjimečným stavem výpočtu, neboli výjimkou (dělení nulou, přístup k neexistující adrese). Softwarová přerušení jsou vždy tzv. synchronní. Pokud příjde více přerušení, musí systém vyhodnotit, v jakém pořadí se budou provádět.

[editovat] Obsluha přerušení

[editovat] ISR – Interrupt Service Routine

ISR je obslužný podprogram pro vykonání obsluhy daného přerušení a je obvykle součástí ovladače zařízení, které přerušení vyvolalo. ISR musí nejprve uložit stavové informace CPU na zásobník (FR a PC). Poté provede obsluhu přerušení a nakonec obnoví ze zásobníku stav CPU a přerušená činnost pokračuje v místě kde byla při příchodu přerušení vykonávaná instrukce pozastavena. Přerušený program v podstatě nic nepozná – až na malé zpoždění.

[editovat] Průběh hardwarového přerušení

1. Vnější zařízení vyvolá požadavek o přerušení
2. I/O rozhraní vyšle signál IRQ na řadič přerušení (na port IRQ 2)
3. Řadič přerušení vygeneruje signál INTR – „někdo“ žádá o přerušení a vyšle ho k procesoru.
4. Procesor se na základě maskování rozhodne obsloužit přerušení a signálem INTA se zeptá, jaké zařízení žádá o přerušení.
5. Řadič přerušení identifikuje zařízení, které žádá o přerušení a odešle číslo typu přerušení k procesoru
6. Procesor uloží stavové informace o právě zpracovávaném programu do zásobníku.
7. Podle čísla typu příchozího přerušení nalezne ve vektoru přerušení adresu příslušného obslužného podprogramu.
8. Vyhledá obslužný podprogram obsluhy přerušení v paměti a vykoná ho.
9. Po provedení obslužného programu opět obnoví uložené stavové informace ze zásobníku a přerušený program pokračuje dál.

[editovat] Průběh softwarového přerušení

1. Při příchodu přerušení se uloží stavové informace o právě zpracovávaném programu do zásobníku.
2. Zakáže se další přerušení.
3. Procesor zjistí vektor přerušení (podle operandu)
4. Nalezne obslužný podprogram a vykoná ho.
5. Po návratu z podprogramu obnoví uložené stavové informace o přerušeném programu.

[editovat] Softwarové přerušení v architektuře x86

Architektura x86 má dvě instrukce pro softwarové přerušení: int a int03, speciální krátkou formu určenou jako breakpoint pro debuggery.

Má šest výjimek:

1. dělení nulou
2. krokovací přerušení - na i386 rozšířeno na víceúčelové debugovací přerušení
3. NMI
4. breakpoint - vyvolaný již zmíněnou instrukcí int03
5. přetečení - je vyvolané instrukcí into pokud je ve vlajkách zaznamenáno přetečení
6. překročení mezí - volané instrukcí bound pokud byly překročeny meze pole, přidané v 80186
7. chybná instrukce

U procesoru i386 přibylo 9 dalších:

1. nedostupnost koprocesoru - nepřítomnost nebo nepřepnutá úloha - dřív bylo hlášeno externím hardwarovým přerušením
2. dvojitý výpadek - volané pokud dojde k vyjímce při vyvolávání výjimky
3. překročení limitu segmentu koprocesorem
4. chybný TSS - chyba při pokusu o změnu úlohy
5. nepřístupný segment
6. překročení limitu zásobníku
7. obecná chyba ochrany - většina chyb související se segmentací kromě těch obsloužených ostatními výjimkami
8. výpadek stránky - obecně libovolná chyba při stránkování
9. (nepoužito)
10. chyba koprocesoru

[editovat] Standardní využití linek u PC AT

Tento článek o počítačích je příliš stručný nebo neobsahuje důležité informace. Pomozte Wikipedii tím, že jej vhodně rozšíříte.