Il meccanismo di interrupt
1. Segnale di interruzione: Un evento esterno (come un pacchetto di rete in arrivo, un timer in scadenza o un errore hardware) innesca un segnale di interruzione. Questo segnale viene inviato alla CPU.
2. Gestore di interrupt: La CPU mette in pausa l'esecuzione delle istruzioni attuali e salta immediatamente in una posizione di memoria predefinita chiamata "gestore di interrupt". Questo gestore è un pezzo di codice appositamente progettato per gestire il tipo di interrupt che si è verificato.
3. Salvataggio del contesto: La CPU salva lo stato della sua attuale esecuzione, incluso:
- Contatore del programma (PC): L'indirizzo della prossima istruzione la CPU avrebbe eseguito.
- Registri: I valori memorizzati nei registri della CPU (che contengono dati temporanei).
- Flag: Informazioni sullo stato sulla CPU (ad es. Carry Flag, Zero Flag).
4. Servizio di interruzione: Il gestore interrupt prende il controllo ed esegue le azioni necessarie per rispondere all'evento di interruzione. Questo potrebbe comportare:
- Reading Data: Ad esempio, leggere i dati da una scheda di rete quando arriva un pacchetto.
- Invio di dati: Invio di dati a un dispositivo in risposta a un interrupt.
- Aggiornamento dello stato del sistema: Aggiornamento di contatori, timer o altre variabili di sistema.
- Gestione degli errori: Intraprendere azioni correttive in caso di errore hardware.
5. Restauro di contesto: Una volta terminato il gestore interrupt, ripristina il contesto salvato (PC, registri, bandiere) alla CPU.
6. Torna all'esecuzione: La CPU riprende l'esecuzione del programma originale, a partire dall'istruzione interrotta.
Perché gli interrupt sono importanti
* Risposta in tempo reale: Gli interrupt consentono alla CPU di gestire gli eventi in tempo reale, garantendo che le attività critiche (come la comunicazione di rete o la risposta all'input dell'utente) siano affrontate prontamente.
* Multitasking: Gli interruzioni formano la base dei sistemi operativi multitasking, consentendo a più programmi di condividere il tempo della CPU. La CPU può passare rapidamente tra le attività rispondendo agli interrupt del timer.
* Efficienza: Gli interrupt consentono alla CPU di concentrarsi sul suo compito primario, delegando la gestione dei dispositivi periferici e di altri eventi a gestori di interrupt dedicati.
Tipi di interrupt
* Interrupt hardware: Attivato da dispositivi hardware esterni (come tastiera, unità disco, schede di rete).
* Il software interrompe: Generato dalle istruzioni all'interno del programma stesso (ad esempio, chiamate di sistema, eccezioni).
* Timer Interrupts: Generato da un timer all'interno della CPU, utilizzato per la pianificazione e il multitasking.
Esempio:
Immagina di digitare sulla tastiera. Ogni tasto Press genera un interrupt hardware. La CPU salta sul gestore dell'interrupt della tastiera, legge il codice chiave e aggiorna il buffer in cui viene memorizzato il testo. Ritorna quindi al tuo elaboratore di testi, che ora ha accesso al carattere appena tipizzato.
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