Ein Software -Interrupt (oft als SWI abgekürzt oder manchmal als Supervisor -Anruf, SVC oder Ausnahme bezeichnet) ist ein Mechanismus in der Computerarchitektur, mit dem ein Programm einen bestimmten Dienst aus dem Betriebssystem oder einer privilegierten Kernelfunktion anfordern kann. Im Gegensatz zu Hardware -Interrupts, die durch externe Ereignisse (wie ein Tastaturpresse oder einen Festplattenzugriff) ausgelöst werden, werden Software -Interrupts mithilfe einer speziellen Anweisung explizit vom Programm selbst initiiert.
Hier ist eine Aufschlüsselung der wichtigsten Aspekte:
* Zweck: Software-Interrupts bieten eine kontrollierte und strukturierte Möglichkeit für Programme auf Benutzerebene, um auf Systemressourcen und Funktionen zuzugreifen, auf die sie keinen direkten Zugriff haben. Diese Funktionen können umfassen:
* I/O -Operationen: Lesen Sie aus einer Datei, schreiben Sie in eine Netzwerkbuchse, Zugriff auf einen Drucker.
* Speicherverwaltung: Zuordnungen und Handeln von Speicher, Ändern des Speicherschutzeinstellungen.
* Prozesssteuerung: Erstellen, Beenden oder Umschalten zwischen Prozessen.
* Kommunikation mit Interprozess: Senden und Empfangen von Nachrichten zwischen verschiedenen Prozessen.
* Systemaufrufe: Zugriff auf Betriebssystemdienste auf standardisierte Weise.
* Mechanismus: Das Programm führt eine spezielle Anweisung aus (die spezifische Anweisung variiert je nach Architektur. Zu den gemeinsamen Beispielen gehören "int" in x86, `svc` in ARM), wobei eine Nummer den angeforderten Dienst identifiziert. Diese Anweisung löst eine Falle oder Ausnahme aus und überträgt die Steuerung an den Kernel des Betriebssystems.
* privilegierte Ausführung: Der Kernel läuft im privilegierten Modus und hat Zugriff auf Hardware und Speicher, dass Programme auf Benutzerebene aus Sicherheits- und Stabilitätsgründen direkt zugreifen können. Software -Interrupts bieten eine sichere, vermittelte Möglichkeit, auf diese privilegierten Ressourcen zuzugreifen.
* Systemanrufschnittstelle: Das Betriebssystem bietet eine gut definierte Schnittstelle (häufig als Systemaufrufschnittstelle oder API bezeichnet), die angibt, welche Software-Interrupt-Nummern den Diensten und den erforderlichen Parametern entsprechen. Programmierer verwenden diese Schnittstelle, um Dienste anzufordern, ohne die Implementierungsdetails auf niedriger Ebene zu kennen.
Beispiel (konzeptionell):
Stellen Sie sich ein Programm vor, das Daten in eine Datei schreiben möchte. Es kann die Festplattenhardware nicht direkt manipulieren. Stattdessen verwendet es einen Software -Interrupt, um den Dateischreibdienst des Betriebssystems anzufordern. Die Interrupt -Nummer könnte beispielsweise 10 sein. Das Programm führt den Anweisungen "int 10" zusammen mit Parametern aus, die den Dateinamen und die zum Schreiben zugeschriebenen Daten angeben. Das Betriebssystem fängt dies ab, überprüft die Berechtigungen des Programms, übernimmt die Low-Level-Scheiben-E/A und gibt ein Ergebnis (Erfolg oder Misserfolg) an das Programm zurück.
Im Wesentlichen sind Software-Interrupts die primären Art und Weise, wie Programme auf Benutzerebene mit dem Betriebssystem-Kernel interagieren und einen sicheren und effizienten Mechanismus für das Systemressourcenmanagement bieten.
