Прекъсване (IRQ)
Всяка компютърна система се състои не само от основния процесор (CPU) и паметта за данни, но и от периферните устройства, които са вградени в корпуса или свързани към външните интерфейси. Тези устройства са входни и изходни устройства. Например можете да получавате данни отвън. Например типични входове като движение на мишката, въвеждане на клавиатура или мрежов трафик. Така че процесорът да забележи, че данните се очакват отвън, трябва да е възможно да прекъсне процесора в работата му.
- За тази цел има опция процесорът да циклично извиква всички входни устройства. Което с множеството компоненти в компютъра би означавало, че процесорът няма да е зает с нищо друго.
- Алтернатива е така наречената заявка за прекъсване (за прекъсване), която възниква, когато данните се очакват отвън. За тази цел е създадена възможността за прекъсване на основния процесор по определен начин, докато работата работи.
Последователност на прекъсване
Ако дадено устройство разполага с данни за по-нататъшна обработка или просто иска да даде отговор, заявка за прекъсване, т.е. заявка за прекъсване (IRQ), се изпраща на процесора в текущата му работа. Това се случва чрез прекъсване (линия), присвоено на въпросното устройство.
Например, ако на клавиатурата е натиснат клавиш, контролерът на клавиатурата изпраща IRQ на процесора. Прекъсва текущата си дейност и изпълнява команда на определен адрес в паметта, който зависи от входа на IRQ и се отнася до драйвера на клавиатурата. При последващите операции за четене и запис се гарантира, че буквата се появява на екрана.
Причини за прекъсване на прекъсването
Прекъсването се задейства за всяко критично за времето приложение, в което данните трябва да бъдат изпратени до процесора. Следните действия могат да бъдат отговорни за IRQ:
- Движение на мишката
- Получаване на данни от модема
- Въвеждане на клавиатурата
- Аудио запис от звуковата карта
- Четене от носител за съхранение
- Успешно писане
За да може системата да работи оптимално от гледна точка на потребителя, тежестта между прекъсванията е различна. Така че процесорът може да се погрижи за важните задачи. В случай на претоварване все още може да се случи така, че важните данни да не могат да бъдат обработени от процесора навреме или само със закъснение.
Управление на прекъсванията
Когато все още имаше приставни карти ISA, прекъсванията трябваше да бъдат конфигурирани с помощта на джъмпери. По-късно с PCI плъгин картите прекъсванията могат да бъдат зададени чрез софтуер. С APIC операционната система може да управлява прекъсванията независимо. Потребителят вече не трябва да подава ръка в този момент. С напълно автоматичното управление на прекъсванията от APIC и операционната система, любителят на компютъра беше освободен от една от най-досадните задачи, съществували някога.
APIC (Advanced Programmable Interrupt Controller), който не трябва да се бърка с ACPI, е контролен блок за прекъсвания в компютър.
В многопроцесорните системи процесорите имат локален APIC, чрез който комуникират с другите процесори и I/O-APIC на дънната платка. Това е необходимо, за да може, когато се задейства прекъсване, да стане ясно кой от процесорите е отговорен за това прекъсване.
С APIC е възможно операционната система, при условие че поддържа APIC, да задава прекъсвания няколко пъти. По тази причина APIC вече е интегриран във всеки процесор и дънна платка.
Използването на все повече карти за разширение спешно изисква APIC поддръжка от чипсета и операционната система. Режимът APIC донесе значителни подобрения в архитектурата на прекъсванията на компютъра. Ресурсни конфликти на практика вече не се случват днес.
Процедура с режим APIC
Когато системата се стартира, BIOS първоначално обработва IRQ разпределението, за да могат да се използват устройствата. Например, за да можете да стартирате операционната система от твърдия диск или друго устройство. След като операционната система стартира, тя поема контрола върху управлението на IRQ и прави промени в IRQ разпределението на BIOS.
Съвременните операционни системи се справят с IRQ управлението на APIC-съвместим хардуер много умело и без ръчна конфигурация от потребителя. Поради тази причина ръчната промяна на IRQ разпределението няма смисъл и обикновено изобщо не е възможна. Обикновено всички операционни системи се инсталират в режим APIC.