PC menggunakan permintaan interupsi untuk menangani berbagai fungsi perangkat keras. Interupsi perangkat keras pertama kali diperkenalkan oleh UNIVAC 1103 pada tahun 1953. Insiden penyembunyian interupsi pertama kali dilakukan oleh IBM 650 pada tahun 1954. Sangat penting untuk menetapkan IRQ yang berbeda ke perangkat perangkat keras yang berbeda untuk melakukan berbagai fungsi. Selama eksekusi program, perangkat seperti keyboard, mouse memerlukan layanan CPU dan menghasilkan interupsi untuk mendapatkan perhatian dari CPU dan memproses layanan yang diminta. Ini dikenal sebagai menyela . Salah satu bus dari perangkat I / O yang didedikasikan untuk melayani tujuan ini dikenal sebagai Interrupt Service Routine (ISR). Ini digunakan dalam berbagai aplikasi seperti untuk peristiwa sensitif waktu, transfer data, penekanan pada peristiwa abnormal, pengatur waktu pengawas, jebakan, dll.
Apa itu Interrupt?
Definisi: Ini disebut sebagai input sinyal yang memiliki prioritas tertinggi untuk peristiwa perangkat keras atau perangkat lunak yang memerlukan pemrosesan peristiwa segera. Selama hari-hari awal komputasi, file prosesor harus menunggu sinyal untuk memproses peristiwa apa pun. Prosesor harus memeriksa setiap perangkat keras dan program perangkat lunak untuk memahami jika ada sinyal yang akan diproses. Metode ini akan menghabiskan sejumlah siklus jam dan membuat prosesor sibuk. Untuk berjaga-jaga, jika ada sinyal yang dihasilkan, prosesor akan membutuhkan waktu lagi untuk memproses acara tersebut, yang menyebabkan kinerja sistem yang buruk.
Mekanisme baru diperkenalkan untuk mengatasi proses rumit ini. Dalam mekanisme ini, perangkat keras atau perangkat lunak akan mengirimkan sinyal ke prosesor, daripada prosesor yang memeriksa sinyal apa pun dari perangkat keras atau perangkat lunak. Sinyal memberi tahu prosesor dengan prioritas tertinggi dan menghentikan aktivitas saat ini dengan menyimpan status dan fungsinya saat ini, dan segera memproses interupsi, yang dikenal sebagai ISR. Karena tidak berlangsung lama, prosesor memulai kembali aktivitas normal segera setelah diproses.
Mengganggu
Jenis Interupsi
Ini diklasifikasikan menjadi dua jenis utama.
Interupsi Perangkat Keras
Sinyal elektronik yang dikirim dari perangkat eksternal atau perangkat keras untuk berkomunikasi dengan prosesor menunjukkan bahwa itu memerlukan perhatian segera. Misalnya, pukulan dari keyboard atau tindakan dari mouse memicu interupsi perangkat keras yang menyebabkan CPU membaca dan memprosesnya. Jadi itu datang secara tidak sinkron dan selama titik waktu mana pun saat menjalankan instruksi.
Interupsi perangkat keras diklasifikasikan menjadi dua jenis
- Interupsi Terselubung - Prosesor harus menginterupsi register topeng yang memungkinkan pengaktifan dan penonaktifan interupsi perangkat keras. Setiap sinyal memiliki bit yang ditempatkan di register mask. Jika bit ini disetel, interupsi diaktifkan & dinonaktifkan saat bit tidak disetel, atau sebaliknya. Sinyal yang mengganggu prosesor melalui topeng ini disebut sebagai interupsi bertopeng.
- Interupsi Non-Maskable (NMI) - NMI adalah aktivitas dengan prioritas tertinggi yang perlu diproses segera dan dalam situasi apa pun, seperti sinyal batas waktu yang dihasilkan dari pengatur waktu pengawas.
Interupsi Perangkat Lunak
Prosesor itu sendiri meminta interupsi perangkat lunak setelah menjalankan instruksi tertentu atau jika kondisi tertentu terpenuhi. Ini bisa menjadi instruksi khusus yang memicu interupsi seperti panggilan subrutin dan dapat dipicu secara tidak terduga karena kesalahan eksekusi program, yang dikenal sebagai pengecualian atau jebakan.
Metode Pemicuan
Umumnya, sinyal ini dirancang untuk memicu baik menggunakan level sinyal logika atau tepi sinyal. Metode ini ada dua jenis.
Interupsi yang dipicu level
Dalam tipe ini, modul input memanggil interupsi jika tingkat layanan ini ditetapkan. Jika sumber interupsi terus dinyatakan saat penangan interupsi firmware menanganinya, modul ini membuat ulang dan memicu penangan untuk memanggil lagi. Input yang dipicu level tidak baik jika tetap dijalankan untuk durasi yang lebih lama.
Interupsi yang dipicu tepi
Sebuah modul input interupsi yang dipicu oleh tepi memanggil sebuah interupsi segera setelah ia mengidentifikasi sebuah tepi yang menegaskan - tepi yang jatuh atau naik. Tepi menjadi diperhatikan ketika tingkat sumber berubah. Jenis pemicuan ini membutuhkan tindakan segera, terlepas dari aktivitas sumbernya.
level-edge-triggering
Implementasi Sistem
Interupsi harus diterapkan ke perangkat keras sebagai komponen yang berbeda bersama dengan garis kontrol, atau terintegrasi ke Penyimpanan subsistem. Saat implementasi dilakukan di perangkat keras, diperlukan Programmable Interrupt Controller (PCI) untuk menghubungkan antara pin input CPU dan perangkat interupsi. PCI multipleks berbagai sumber interupsi ke jalur CPU tunggal atau ganda. Ketika diimplementasikan berkaitan dengan pengontrol memori, slot alamat memori sistem dipetakan langsung dengan interupsi.
Permintaan Interupsi Bersama (IRQ)
Dengan interupsi yang dipicu tepi, pull-up atau pull-down penghambat digunakan untuk menggerakkan garis interupsi. Saluran ini mentransmisikan setiap pulsa yang dihasilkan oleh setiap perangkat. Jika pulsa interupsi yang dihasilkan dari perangkat yang berbeda terjadi dalam waktu dekat, CPU harus memanggil tepi trailing pulsa agar tidak melewatkan interupsi, setelah itu CPU memastikan untuk memeriksa setiap perangkat untuk permintaan layanan. Motherboard Arsitektur Standar Industri (ISA) berperilaku baik dengan resistor pull-up yang berbagi saluran IRQ harus berfungsi dengan baik. Namun, beberapa perangkat yang berbagi jalur IRQ dalam sistem lama dengan antarmuka pemrograman yang dirancang dengan buruk membuatnya sulit untuk memproses interupsi. Di sisi lain, arsitektur sistem baru, seperti PCI membantu dalam memberikan bantuan yang cukup besar untuk masalah ini.
Hibrida
Jenis implementasi sistem hybrid memiliki kombinasi pensinyalan edge-triggered dan level-triggered. Perangkat keras harus mencari tepi dan juga memverifikasi jika sinyal aktif untuk periode tertentu. Tipe hybrid biasanya digunakan untuk input non-maskable interrupt (NMI), yang memastikan bahwa interupsi palsu tidak memengaruhi sistem.
Pesan - Bersinyal
Permintaan interupsi bersinyal pesan untuk layanan menggunakan sinyal perangkat dengan mengirimkan pesan melalui a komunikasi saluran, seperti komputer bis . Ini tidak menggunakan garis interupsi fisik. PCI Express bertindak sebagai bus serial dan digunakan secara eksklusif sebagai interupsi bersinyal pesan.
Bel pintu
Interupsi bel pintu biasanya digunakan sebagai mekanisme oleh sistem perangkat lunak untuk memberi sinyal perangkat keras komputer untuk menyelesaikan pekerjaan. Setelah kesepakatan bersama antara perangkat keras dan perangkat lunak, perangkat lunak menempatkan data di lokasi memori terkenal dan membunyikan bel pintu untuk memberi tahu perangkat keras bahwa data telah siap dan menunggu untuk diproses. Sekarang, perangkat keras komputer memahami bahwa data tersebut valid dan memprosesnya sesuai dengan itu.
IPI multiprosesor
Sistem multiprosesor, permintaan interupsi dari prosesor dikirim ke prosesor yang berbeda melalui interupsi antar prosesor (IPI)
Penggunaan / Aplikasi Khas
Ini adalah input kuat yang biasanya digunakan
- Layanan pengatur waktu perangkat keras, tangani ketukan keyboard dan tindakan mouse
- Tanggapi dengan cepat peristiwa yang sensitif terhadap waktu atau waktu nyata
- Transfer data ke dan dari perangkat periferal
- Menanggapi tugas dengan prioritas tinggi seperti sinyal power-down, jebakan, dan pengatur waktu pengawas
- Menunjukkan kejadian abnormal pada CPU
- Power-off interrupt meramalkan hilangnya daya, memungkinkan pemadaman yang teratur sistem
- Interupsi berkala untuk melacak waktu absolut
FAQ
1). Mengapa interupsi digunakan?
Ini digunakan untuk mendapatkan perhatian CPU untuk melakukan layanan yang diminta oleh perangkat keras atau perangkat lunak.
2). Apa itu NMI?
NMI adalah interupsi non-maskable, yang tidak dapat diabaikan atau dinonaktifkan oleh prosesor
3). Apa fungsi garis pengakuan interupsi?
Prosesor mengirimkan sinyal ke perangkat yang menunjukkan siap menerima interupsi.
4). Jelaskan interupsi perangkat keras. Berikan contoh
Ini dihasilkan oleh perangkat eksternal atau perangkat keras seperti tombol keyboard atau gerakan mouse yang memicu interupsi perangkat keras
5). Jelaskan interupsi perangkat lunak.
Ini didefinisikan sebagai instruksi khusus yang memanggil interupsi seperti panggilan subrutin. Interupsi perangkat lunak dapat dipicu secara tidak terduga karena kesalahan eksekusi program
6). Interupsi mana yang memiliki prioritas tertinggi?
- Tepi yang tidak dapat ditutup dan level yang dipicu
- TRAP memiliki prioritas tertinggi
7). Berikan beberapa kegunaan interupsi
- Tanggapi dengan cepat peristiwa yang sensitif terhadap waktu atau waktu nyata
- Transfer data ke dan dari perangkat periferal
- Menanggapi tugas dengan prioritas tinggi seperti sinyal power-down, jebakan, dan pengatur waktu pengawas
- Menunjukkan kejadian abnormal pada CPU
8). Apa yang dimaksud dengan tipe implementasi sistem hybrid?
Jenis implementasi sistem hybrid memiliki kombinasi pensinyalan edge-triggered dan level-triggered. Perangkat keras harus mencari tepi dan juga memverifikasi jika sinyal aktif untuk periode tertentu.
Pada artikel ini, kami telah memahami pentingnya menyela dan bagaimana ini digunakan untuk menjalankan layanan yang diminta. Kami juga membahas apa saja jenis, implementasi sistem, dan kegunaannya.
