Hier ist eine Aufschlüsselung dessen, was passiert, wenn eine CPU unterbrochen wird:
Der Interrupt -Mechanismus
1. Signal unterbrechen: Ein externes Ereignis (wie ein Netzwerkpaket, ein Timer abgelaufen oder ein Hardwarefehler) löst ein Interrupt -Signal aus. Dieses Signal wird an die CPU gesendet.
2. Interrupt -Handler: Die CPU macht ihre aktuelle Anweisungsausführung inne und springt sofort zu einem vordefinierten Speicherort, der als "Interrupt -Handler" bezeichnet wird. Dieser Handler ist ein Code, der speziell mit der Art des aufgetretenen Interrupts umgeht.
3. Kontextsparung: Die CPU rettet den Stand der aktuellen Ausführung, einschließlich:
- Programmzähler (PC): Die Adresse der nächsten Anweisung, die die CPU ausführen würde.
- Register: Die in den Register der CPU gespeicherten Werte (die vorübergehende Daten enthalten).
- Flags: Statusinformationen zur CPU (z. B. Carry Flag, Null Flag).
4. Wartung unterbrechen: Der Interrupt -Handler übernimmt die Kontrolle und führt die erforderlichen Maßnahmen aus, um auf das Unterbrechungsereignis zu reagieren. Dies könnte:
- Daten lesen: Zum Beispiel das Lesen von Daten von einer Netzwerkkarte, wenn ein Paket eintrifft.
- Daten senden: Senden Sie Daten als Antwort auf einen Interrupt an ein Gerät.
- Systemstatus Aktualisieren: Aktualisieren von Zählern, Timern oder anderen Systemvariablen.
- Fehlerbehandlung: Durchführung von Korrekturaktionen im Falle eines Hardwarefehlers.
5. Kontextwiederherstellung: Sobald der Interrupt -Handler fertig ist, stellt er den gespeicherten Kontext (PC, Register, Flags) zurück zur CPU wieder her.
6. zur Ausführung zurückkehren: Die CPU nimmt die Ausführung des ursprünglichen Programms wieder auf, beginnend mit der unterbrochenen Anweisung.
Warum Interrupts wichtig sind
* Echtzeitantwort: Interrupts ermöglichen es der CPU, Ereignisse in Echtzeit zu verarbeiten, um sicherzustellen, dass kritische Aufgaben (wie die Netzwerkkommunikation oder die Reaktion auf Benutzereingaben) unverzüglich behandelt werden.
* Multitasking: Interrupts bilden die Grundlage für Multitasking -Betriebssysteme, sodass mehrere Programme die Zeit der CPU teilen können. Die CPU kann schnell zwischen Aufgaben wechseln, indem sie auf Timer -Interrupts reagiert.
* Effizienz: In Interrupts kann sich die CPU auf ihre Hauptaufgabe konzentrieren und gleichzeitig die Behandlung peripherer Geräte und anderer Ereignisse an dedizierte Interrupt -Handler delegieren.
Arten von Interrupts
* Hardware unterbricht: Ausgelöst durch externe Hardware -Geräte (wie Tastatur, Festplattenantriebe, Netzwerkkarten).
* Software unterbricht: Generiert durch Anweisungen innerhalb des Programms selbst (z. B. Systemaufrufe, Ausnahmen).
* Timer unterbricht: Generiert von einem Timer innerhalb der CPU, das zur Planung und Multitasking verwendet wird.
Beispiel:
Stellen Sie sich vor, Sie tippen auf Ihrer Tastatur. Jede Taste erzeugt einen Hardware -Interrupt. Die CPU springt zum Tastatur -Interrupt -Handler, liest den Schlüsselcode und aktualisiert den Puffer, in dem der Text gespeichert ist. Anschließend kehrt es zu Ihrem Textverarbeitungsprogramm zurück, der nun Zugriff auf den neu eingegebenen Charakter hat.
