Система прерываний: 16. Система прерываний программ. Функции и назначение.

Содержание

Системные прерывания грузят процессор | remontka.pro

Если вы столкнулись с тем, что системные прерывания грузят процессор в диспетчере задач Windows 10, 8.1 или Windows 7, в этой инструкции подробно о том, как выявить причину этого и исправить проблему. Полностью убрать системные прерывания из диспетчера задач нельзя, но вернуть нагрузку в норму (десятые доли процента) вполне возможно, если выяснить, что вызывает нагрузку.

Системные прерывания не являются процессом Windows, хотя и отображаются в категории «Процессы Windows». Это, в общих чертах, — событие, вызывающее прекращение выполнения текущих «задач» процессором для выполнения «более важной» операции. Существуют различные типы прерываний, но чаще всего высокую нагрузку вызывают аппаратные прерывания IRQ (от оборудования компьютера) или исключения, обычно вызываемые ошибками работы оборудования.

Что делать, если системные прерывания грузят процессор

Чаще всего, когда в диспетчере задач появляется неестественно высокая нагрузка на процессор, причиной является что-то из:

  • Неправильно работающее оборудование компьютера
  • Неправильная работа драйверов устройств

Почти всегда причины сводятся именно к этим пунктам, хотя взаимосвязь проблемы с устройствами компьютера или драйверами не всегда очевидна.

Прежде чем приступать к поиску конкретной причины, рекомендую, если это возможно, вспомнить, что выполнялось в Windows непосредственно перед появлением проблемы:

  • Например, если обновлялись драйверы, можно попробовать откатить их.
  • Если было установлено какое-то новое оборудование — убедиться в правильности подключения и работоспособности устройства.
  • Также, если ещё вчера проблемы не было, а с аппаратными изменениями связать проблему не получается, можно попробовать использовать точки восстановления Windows.

Поиск драйверов, вызывающих нагрузку от «Системные прерывания»

Как уже было отмечено, чаще всего дело в драйверах или устройствах. Можно попробовать обнаружить, какое из устройств вызывает проблему. Например, в этом может помочь бесплатная для бесплатного использования программа LatencyMon.

  1. Скачайте и установите LatencyMon с официального сайта разработчика https://www.resplendence.com/downloads и запустите программу.
  2. В меню программы нажмите кнопку «Play», перейдите на вкладку «Drivers» и отсортируйте список по колонке «DPC count». 
  3. Обратите внимание на то, какой драйвер имеет наибольшие значения DPC Count, если это драйвер какого-то внутреннего или внешнего устройства, с большой вероятностью, причина именно в работе этого драйвера или самого устройства (на скриншоте — вид на «здоровой» системе, т.е. более высокие количества DPC для приведенных на скриншоте модулей — норма).
  4. В диспетчере устройств попробуйте отключить устройства, драйверы которых вызывают наибольшую нагрузку согласно LatencyMon, а затем проверить, была ли решена проблема.
    Важно:
    не отключайте системные устройства, а также находящиеся в разделах «Процессоры» и «Компьютер». Также не стоит отключать видеоадаптер и устройства ввода. 
  5. Если отключение устройства вернуло нагрузку, вызываемую системными прерываниями в норму, удостоверьтесь в работоспособности устройства, попробуйте обновить или откатить драйвер, в идеале — с официального сайта производителя оборудования.

Обычно причина кроется в драйверах сетевых и Wi-Fi адаптеров, звуковых карт, других карт обработки видео или аудио-сигнала.

Проблемы с работой USB устройств и контроллеров

Также частой причиной высокой нагрузки на процессор со стороны системных прерываний является неправильная работа или неисправность внешних устройств, подключенных по USB, самих разъемов или повреждение кабелей. В этом случае в LatencyMon вы навряд ли увидите что-то необычное.

При подозрениях на то, что причина в этом, можно было бы рекомендовать поочередно отключать все USB-контроллеры в диспетчере устройств, пока в диспетчере задач не упадет нагрузка, но, если вы начинающий пользователь, есть вероятность, что вы столкнетесь с тем, что у вас перестанут работать клавиатура и мышь, а что делать дальше будет не ясно.

Поэтому могу рекомендовать более простой метод: откройте диспетчер задач, так чтобы было видно «Системные прерывания» и поочередно отключайте все без исключения USB устройства (включая клавиатуру, мышь, принтеры): если вы увидите, что при отключении очередного устройства нагрузка упала, то ищите проблему в этом устройстве, его подключении или том USB-разъеме, который для него использовался.

Другие причины высокой нагрузки от системных прерываний в Windows 10, 8.1 и Windows 7

В завершение некоторые менее часто встречающиеся причины, вызывающие описываемую проблему:

  • Включенный быстрый запуск Windows 10 или 8.1 в сочетании с отсутствием оригинальных драйверов управления электропитанием и чипсета. Попробуйте отключить быстрый запуск.
  • Неисправный или не оригинальный адаптер питания ноутбука — если при его отключении системные прерывания перестают грузить процессор, дело скорее всего в этом. Однако, иногда, виноват не адаптер, а батарея.
  • Звуковые эффекты. Попробуйте отключить их: правый клик по значку динамика в области уведомлений — звуки — вкладка «Воспроизведение» (или «Устройств воспроизведения»). Выбираем используемое по умолчанию устройства и нажимаем «Свойства». Если в свойствах присутствуют вкладки «Эффекты», «Пространственный звук» и похожие, отключаем их. 
  • Неправильная работа оперативной памяти — выполните проверку оперативной памяти на ошибки.
  • Проблемы с работой жесткого диска (основной признак — компьютер то и дело зависает при доступе к папкам и файлам, диск издает необычные звуки) — выполните проверку жесткого диска на ошибки.
  • Редко — наличие нескольких антивирусов на компьютере или специфических вирусов, работающих напрямую с оборудованием.

Есть еще один способ попробовать выяснить, какое оборудование виновато (но что-то показывает редко):

  1. Нажмите клавиши Win+R на клавиатуре и введите perfmon /report затем нажмите Enter. 
  2. Подождите, пока будет подготовлен отчет. 

В отчете в разделе Производительность — Обзор ресурсов вы можете увидеть отдельные компоненты, цвет которых будет красным. Присмотритесь к ним, возможно, стоит выполнить проверку работоспособности этого компонента.

remontka.pro в Телеграм | Другие способы подписки

А вдруг и это будет интересно:

Страница не найдена – kpet-ks.ru

И так дорогие друзья, настало время поразмышлять над информацией, точнее над её свойствами. Любую деятельность человека сложно представить без сбора, обработки и хранения информации, принятие решений на её основании. В последнее время мы говорим об информации как о ресурсе научно-технического прогресса. Информация содержится в человеческой речи, в сообщениях средств массовой […]

Дорогие друзья, настало время подведения итогов. Во время игры наблюдались разные участники с первого и второго курса. Кто-то сдался ещё на первых загадках, отгадав одну из двух., сдались потеряв всякую надежду. Были и те, кто наблюдал со стороны: читали загадки, следили за новостями. Но у меня ещё с первых дней […]

Существо, повлиявшее на ход работы программы, вклеенное 9 сентября 1945 года в технический дневник Гарвардского университета с определённой надписью, но будучи вклеенной в тот журнал, существо по сей день является программистам. Комплекс технических, аппаратных и программных средств, выполняющий различного рода информационные процессы.

Загадки те же, интерпретация другая Злоумышленник, добывающий конфиденциальную информацию в обход систем защиты Правильный термин звучал бы как  взломщик, крэкер (англ. cracker). Принудительная высылка лица или целой категории лиц в другое государство или другую местность, обычно — под конвоем. Термины относятся к области информатики.

Загадки При интернет сёрфинге мы передвигаемся по «звеньям одной цепи», то есть по … Можно подумать, что эти специалисты в компьютерном мире самые трудолюбивые «садовники», использующие в качестве инструмента мотыгу, тяпку, кайло. Напоминаю, что термины из области информатики, но “ноги растут” из английских слов. Удачи!

Загадки: Компьютерное изобретение, благодаря которому мы узнали имя одного из первых основателей корпорации Intel.   Инженерное сооружение, отличающееся значительным преобладанием высоты над стороной или диаметром основания. Все термины из области информатики и ИКТ. Будьте внимательны!

Очередная порция загадок: Наука о проектировании зданий, сооружений или набор типов данных и описания ПК. Устройство вывода, которое в переводе с английского языка синонимично «exhibition». Удачи.

Друзья мои, перед вами первая порция  загадок: отсчёт пошёл. Загадки: Устройство ввода, которое определило жизнь маленькой девочки по им. Дюймовочка. Место, расположенное вблизи берега моря или реки, устроенное для стоянки кораблей и судов, по совместительству разъём у ПК, ноутбуков и телефонов. Ответы присылаем на почту ведущего: [email protected] Убедительная просьба, подписывайтесь […]

Дорогие друзья!!! В течении недели с 23.04.18г. по 28.04.18г., будет проведена онлайн викторина «Загадка о загадке». Где каждый день будет публиковаться порция загадок (всего загадок 10). Каждая загадка оценивается в 5 баллов. Если с первой попытки загадка не отгадана будут даны подсказки, но ответ по подсказке будет оценён в 4 […]

“Проект при поддержке компании RU-CENTER” Подробнее ознакомиться с правилами участия в программе “RU-CENTER – Будущему” Вы также сможете на сайте Миссия программы — содействовать развитию общеобразовательных учреждений и повышению качества образования в нашей стране. Цели  программы — предоставить технические возможности для создания, поддержки и развития сайтов образовательных учреждений; обеспечить условия […]

6. Система прерываний [Мозаика системного администрирования]

Прерывания служат для приостановки прямого выполнения программы, с тем, чтобы процессор смог отреагировать на определенный запрос, сформированный периферийный устройством в зависимости от какого–либо обстоятельства. Реакция ЦП на запрос выражается в переходе к выполнению некоторой программы, которая называется программой обработки прерывания (Interrupt – Service Routine — ISR). После её окончания продолжается выполнение прерванной программы1). Путём присвоения приоритетов запросам можно добиться, чтобы

ЦП реагировал, прежде всего, на наиболее важное событие, игнорируя запросы либо прерывая ISR менее важных.

В отличие от циклического опроса, при котором программно проверяется выполнение определенного условия, и для которого требуется время выполнения и место в памяти, прерывание обеспечивает практически мгновенную реакцию, т.к. не зависит от периода опроса, отсутствие программы опроса, как таковой, выражается в экономии памяти.

Различные варианты применения прерываний являются эффективным средством повышения производительности микропроцессорной системы.

6.1. Разрешение и запрещение прерываний

Для приёма запросов на прерывания микропроцессор Z80 имеет два входа: INT и NMI.

Различие между ними — в приоритете и маскируемоести.

INT (маскируемое прерывание) может быть программно запрещено или разрешено. Необходимость в запрещении (маскировании) прерываний возникает, например, когда условия работы в реальном масштабе времени делают нежелательным прерывание данного участка программы.

Состояние «запретить прерывания» либо «разрешить прерывания» запоминается программно–доступный триггером IFF1 (Interrupt Flip Flop) внутри ЦП. Посредством команды разрешения прерываний EI (Enable Interrupt) либо запрещения прерываний DI (Disable Interrupt) этот триггер соответственно устанавливается либо сбрасывается. В некоторых случаях для сохранения его текущего состояния требуется промежуточная память, в качестве которой предусмотрен триггер IFF2.

При сбросе ЦП сигналом /RESET оба триггера сбрасываются, блокируя требования на маскируемые прерывания. Посредством команды EI их можно разблокировать. Когда прерывание принимается, IFF1 и IFF2 также автоматически сбрасываются, чтобы предотвратить дальнейшие прерывания до тех пор, пока они не будут разрешены новой командой EI.

Применение EI внутри IBR дает следующие две возможности:

  • а)
  • б)

Важное обстоятельство: при выполнении команды EI поступивший в это время запрос на прерывание будет блокирован до тех пор, пока не выполнится следующая за EI команда. Цель такой задержки состоит в том, чтобы гарантировать (после команды EI) возможность выполнения команды возврата из ISR (RET или RETI).

NMI (немаскируемое прерывание) имеет более высокий по отношению к INT приоритет и не монет быть запрещено программным способом. Таким образом, если оно затребовано каким–либо периферийным устройством, то ЦП, безусловно, прерывает текущую программу. Этот вид прерываний предназначен, как правило, для очень важных событий (отказ, спад напряжения питания и др.).

В отличие от INT. когда состояния IFF1 и IFF2 совпадают, при подтверждении немаскируемого прерывания IFF1 сбрасывается, а IFF2 остается без изменений. Это делается для того, чтобы на время обработки NMI сохранить состояние IFF1. которое имелось до приема /NMI. После окончания NMI-SR по команде возврата RETN состояние IFF1 восстанавливается из IFF2.

Команды LD A,I и LD A,R предоставляют возможность тестирования IFF2: они пересылают содержимое IFF2 в P/V–флаг. Т. е. значение IFF2 может использоваться для ветвления программы.

В таблице 6.1 в компактном виде представлены все действия, влияющие на состояние триггеров разрешения прерываний.

Таблица 6.1. Состояние триггеров разрешения прерываний

Операция IFF1 IFF2 Примечание
Сброс ЦП сигналом /RESET 0 0 Запрещение INT при пуске системы
Команда EI 1 1 Разрешение INT (задерживается на одну команду)
Команда DI 0 0 Запрещение INT
Прием INT 0 0 Прием INT и обработка прерывания
Команда RETIВыход из ISR
Прием NMI 0 Прием NMI и обработка прерывания
Команда RETN IFF1←IFF2 Выход из NMI-SR
Команда LD A,IP/V ← IFF2
Команда LD A,RP/V ← IFF2

■ — состояние триггера не изменяется

6.2. Приём запросов в ЦП

Реакция микропроцессора на поступивший запрос прерывания зависит от точного времени поступления этого запроса, а также запросов с более высокими приоритетами.

Кроме двух входов прерывания у микропроцессора Z80 есть ещё вход запроса шины для ПДП (/BUSRQ), который имеет более высокий приоритет и, следовательно, тоже влияет на разрешение/запрещение прерывания.

На рис.6.1 в упрощенном виде показаны основные аппаратные средства микропроцессора, предназначенные для приёма запросов /BUSRQ, /NMI, /INT. Каждая линия запроса снабжена соответствующим триггером приёма (Рlip-Flop): BUSRQ-FF, NMI-FF, INT-FF, в которые по нарастающему фронту последнего такта (TL) машинного цикла вводится информация о запросах. Установка какого–либо из этих триггеров означает приём соответствующего запроса в ЦП. Далее принятые запросы обрабатываются устройством управления, где в соответствии с указанными приоритетами подтверждается в первую очередь тот или иной запрос, и вырабатываются соответствующие внутренние и внешние сигналы управления.


Рис. 6.1. Прием запросов /BUSRQ, /NMI, /INT

Линии приема запросов имеют существенные различия.

Триггером BUSRQ-FF анализируется уровень сигнала /BUSRQ по нарастающему фронту последнего такта (TL) каждого машинного цикла 2).

Активный уровень сигнала /NMI сразу фиксируется входным триггером независимо от времени его поступления. Его Состояние (а не уровень /NMI) анализируется триггером NMI-FF по нарастающему фронту TL последнего цикла команды.

Уровень сигнала /INT до приёма в INT-FF анализируется схемой логики маскирования, где он может быть блокирован поступающими сюда же сигналами:

  • от триггера разрешения/запрещения IFF1,

  • от входного триггера NMI,

  • от устройства управления, который сигнализирует об обработке запросов с высшими приоритетами.

Уровень результирующего сигнала анализируется триггером INT-FF по нарастающему фронту TL последнего цикла команды.

Приоритет /BUSRQ по отношению к /NMI и /INT состоит в следующем. При одновременном поступлении запроса шины и одного из запросов прерывания подтверждается запрос /BUSRQ, и шина предоставляется для ПДП. Запрос шины может прервать обработку NMI-SR или ISR на любой цикле. Во время ПДП прерывания от входов /NMI и /INT не обслуживаются.

Приоритет /NMI по отношению к /INT состоит в том, что если оба запроса поступили до нараставшего фронта такта TL последнего цикла команды, то /INT не воспринимается внутренним триггером INT-F/F и, следовательно, игнорируется до конца NMI-SR. Если же в течение одной команды запрос INT поступил до нарастающего фронта TL, а NMI — после, то выполняется первая команда программы обработки INT, и только потом — переход к программе обработки NMI.

При подтверждении одного из запросов прерывания (NMI либо INT) процессор вырабатывает соответствующий цикл подтверждения (см. в конце таблицы 5.3).

Все реакция ЦП на сигналы управления /BUSRQ, /NMI и /INT с учётом граничных условий представлены в таблице 6.2, а также в виде алгоритма на рисунке 6.2.

Таблица 6.2. Реакция ЦП на запросы /BUSRQ, /NMI, /INT

Сигнал Поступление сигнала Приём сигнала Действие Примечание
/BUSRQДо нарастающего фронте такта TLПри нарастающем фронта такта TL любого машинного циклаПодтверждение (/BUSAK) в следующем машинном цикле/BUSRQ имеет высокий приоритет, чем /NMI и /INT
/NMIВнутри цикла до нарастающего фронта такта TLСразу фиксируется во входном триггере NMI (мин. ширина импульса 80 мс)Непосредственно после обработки этой команды – переход к программе обработки NMI (так же непосредственно после EI)Для повторного выполнения программы обработки NMI сигнала /NMI должен быть выключен на короткое время
Внутри цикла после нарастающего фронта TLПосле обработки этой команды выполняется следующая, потом переход к программе обработки NMI
/INTДо нарастающего фронта такта TLТолько при нарастающем фронте последнего такта команды (TL)После обработки команды, если прерывания были разрешены, переход к ISR. Если прерывания запрещены — /INT игнорируетсяПри выполнении команды EI /INT не прерывается, независимо от состояния IFF1 и IFF2.
Он может быть принят при выполнении следующей за EI команды (если будет активен до нарастающего фронта TL этой команды)
После нарастающего фронта такта TLБлокируется независимо от состояния IFF1 и IFF2Может быть принят при выполнении следующей команды, если будет активен до нарастающего фронта её последнего такта TL


Рис. 6.2. Алгоритм обработки запросов /BUSRQ, /NMI, /INT

6.3. Обработка прерываний

6.3.1. Обработка немаскируемого прерывания

Если принят запрос NMI, то по завершении текущей команды состояние счётчика команд PC автоматически сохраняется в стеке, и в PC заносится адрес 0066H. Т.е. происходит перезапуск процессора с адреса 66H. С этого места в памяти должна начинаться подпрограмма обработки NMI; завершаться она должна командой возврата RETN. Алгоритм обработки NMI изображен на рисунке 6.3, временные диаграммы вызова подпрограммы и возврата из неё — на рисунке 6.4 и рисунке 6.5 соответственно.


Рис. 6.3. Алгоритм обработки немаскируемого прерывания


Рис. 6.4. Вызов программы обработки немаскируемого прерывания


Рис. 6.5. Возврат из подпрограммы обработки немаскируемого прерывания

6.3.2. Маскируемое прерывание. Режим 0

Этот режим аналогичен реализованному в МП Intel 8080. Для него необходима внешняя вспомогательная логика, которая в случае прерывания подает команду на шину данных ЦП. Передача этой команды происходит в цикле подтверждения INTA, когда одновременно активизируются сигналы /M1 и /IORQ (см. рисунки 4.9 и 6.6).


Рис. 6.6. Подача запроса на прерывание и формирование сигнала подтверждения прерывания

Т.е. происходит чтение кода операции, но не из памяти, а из прерывающего устройства. Это может быть любая команду, однако, наиболее эффективно в этом случае использование одной из восьми команд повторного запуска RST p, где p — адрес рестарта. Для использования этих команд на ШД должны быть поданы следующие комбинации битов:

Команда D7 … D0
RST 00H 11 000 111
RST 08H 11 001 111
RST 10H 11 010 111
RST 18H 11 011 111
RST 20H 11 100 111
RST 28H 11 101 111
RST 30H 11 110 111
RST 38H 11 111 111

Алгоритм обработки изображен на рис. 6.7. Если в подпрограмме присутствует команда EI, то после выполнения следующей за ней команды происходит установка IFF1, IFF2. Эти блоки отмечены пунктиром.

Как и для МП I8080, в этом режиме возможно использование контроллера прерываний 8259 (580ВН59). Этот вариант подробно рассмотрен в книге 7.

Режим 0 автоматически устанавливается при выполнении общего сброса, а также соответствующей командой IM0 (Interrupt Mode 0).


Рис. 6.7. Алгоритм обработки маскируемого прерывания. Режим 0.


Рис. 6.8. Вызов программы обработки маскируемого прерывания ISR в режиме 0 (IM 0)

6.3.3. Маскируемое прерывание. Режим 1

Режим прерываний 1 устанавливается командой IM 1. Он применяется в системах с минимальной конфигурацией, где нежелательно наращивание аппаратной части введением вспомогательной логики. Обработка сходка с NMI, за исключением того, что вместо адреса 0066H происходит рестарт к адресу 0038H и цикл подтверждения продлевается на два такта ожидания. Возврат — по команде RET.


Рис. 6.9. Алгоритм обработки маскируемого прерывания. Режим 1


Рис. 6.10. Вызов программы обработки маскируемого прерывания ISR в режиме 1 (IM 1)

6.3.4. Маскируемое прерывание. Режим 2

Режим прерываний 2 устанавливается командой IM 2. Это самый производительный режим прерываний микропроцессора Z80. Он применяется в сложных системах с развитой сетью периферийных элементов. При этом в памяти программируется таблица стартовых адресов каждой ISR (см. рис. 6.11). Таблица может быть размещена в любой области памяти с соблюдением лишь правила записи стартовых адресов: младший байт заносится в ячейку с чётным адресом (A0=0),старший байт в следующую (по возрастанию) ячейку.

В случае приёма прерывания ЦП формирует 16–разрядный указатель IP (Interrupt Pointer) для выборки стартового адреса нужной программы ISR из таблицы. Для этого прерывавшим устройством в виде 8 разрядного вектора поставляется младший байт, а старики извлекается из регистра I микропроцессора. Сформированный таким образом IP указывает на ячейку памяти (в таблице), где хранится стартовый адрес ISR. Считав этот адрес из двух смежных ячеек, процессор переходит к обработке программы ISR. Возврат из неё должен происходить по команде RETI. В целом алгоритм обработки изображен на рис. 6.12.

В микропроцессорном комплекте Z80 предусмотрено, что периферийные БИС могут выдавать в качестве вектора прерывания только чётные байты (D0=0) — для однозначности адресации ячеек таблицы. Значит, даже при неизменном состоянии регистра I центрального процессора возможно обслуживание 128–ми устройств в режиме прерываний 2, что во многом превышает потребности микропроцессорной системы среднего класса.

Для перехода к ISR в режиме 2 требуется 19 тактовых периодов (см. временные диаграммы на рис. 6.13): 7 периодов для ввода 8 разрядного вектора от прерывающего устройства, следующие 6 — для сохранения в стеке текучего состояния PC (адреса возврата), и ещё 6 — для считывания стартового адреса ISR.

Подробное описание прерываний в системе с полной конфигурацией, особенно, в отношении периферийных элементов комплекта Z80, а также организации приоритетного обслуживания см. в книге 7 «Z80/Построение систем. Программирование. Отладка».


Рис. 6.11. Переход к ISR в режиме прерывания 2:

  • 1а — приём вектора прерывания устройства в ЦП,
  • 1б — адрес возврата сохраняется в стеке,

  • 2 — сформированный 16–разрядный IP указывает на начальный адрес ISR,

  • 3 — начальный адрес ISR загружается в PC,

  • 4 — считывается 1–я команда программы ISR.


Рис. 6.12. Алгоритм обработки маскируемого прерывания. Режим 2.


Рис. 6.13. Вызов программы обработки маскируемого прерывания ISR в режиме 2 (IM 2).


microprocessor_kit_z80-book1/06.txt · Последние изменения: 2021-05-18 13:58 — GreyWolf

Что такое прерывание? Какие шаги выполняет система прерываний при возникновении запроса прерываний? Какие бывают прерывания?

Прерывание — сигнал, сообщающий процессору о наступлении какого-либо события. При этом выполнение текущей последовательности команд приостанавливается, и управление передаётся обработчику прерывания, который реагирует на событие и обслуживает его, после чего возвращает управление в прерванный код.

Обобщенно последовательность действий аппаратных и программных средств по обработке прерывания можно описать следующим образом.

1. При возникновении сигнала (для аппаратных прерываний) или условия (для внутренних прерываний) прерывания происходит первичное аппаратное распознавание типа прерывания. Если прерывания данного типа в настоящий момент запрещены (приоритетной схемой или механизмом маскирования), то процессор продолжает поддерживать естественный ход выполнения команд. В противном случае в зависимости от поступившей в процессор информации (уровень прерывания, вектор прерывания или тип условия внутреннего прерывания) происходит автоматический вызов процедуры обработки прерывания, адрес которой находится в специальной таблице операционной системы, размещаемой либо в регистрах процессора, либо в определенном месте оперативной памяти.


2. Автоматически сохраняется некоторая часть контекста прерванного потока, которая позволит ядру возобновить исполнение потока процесса после обработки прерывания. В это подмножество обычно включаются значения счетчика команд, слова состояния машины, хранящего признаки основных режимов работы процессора (пример такого слова — регистр EFLA6S в Intel Pentium), а также нескольких регистров общего назначения, которые требуются программе обработки прерывания. Может быть сохранен и полный контекст процесса, если ОС обслуживает данное прерывание со сменой процесса. Однако в общем случае это не обязательно, часто обработка прерываний выполняется без вытеснения текущего процесса1.

1 Решение о перепланировании процессов может быть принято в ходе обработки прерывания, например, если это прерывание от таймера и после наращивания значения системных часов выясняется, что процесс исчерпал выделенный ему квант времени. Однако это совсем не обязательно — прерывание может выполняться и без смены процесса, например прием очередной порции данных от контроллера внешнего устройства чаще всего происходит в рамках текущего процесса, хотя данные, скорее всего, предназначены другому процессу.

3. Одновременно с загрузкой адреса процедуры обработки прерываний в счетчик команд может автоматически выполняться загрузка нового значения слова состояния машины (или другой системной структуры, например селектора кодового сегмента в процессоре Pentium), которое определяет режимы работы процессора при обработке прерывания, в том числе работу в привилегированном режиме. В некоторых моделях процессоров переход в привилегированный режим за счет смены состояния машины при обработке прерывания является единственным способом смены режима. Прерывания практически во всех мультипрограммных ОС обрабатываются в привилегированном режиме модулями ядра, так как при этом обычно нужно выполнить ряд критических операций, от которых зависит жизнеспособность системы, — управлять внешними устройствами, перепланировать потоки и т. п.


4. Временно запрещаются прерывания данного типа, чтобы не образовалась очередь вложенных друг в друга потоков одной и той же процедуры. Детали выполнения этой операции зависят от особенностей аппаратной платформы, например может использоваться механизм маскирования прерываний. Многие процессоры автоматически устанавливают признак запрета прерываний в начале цикла обработки прерывания, в противном случае это делает программа обработки прерываний.

5. После того как прерывание обработано ядром операционной системы, прерванный контекст восстанавливается и работа потока возобновляется с прерванного места. Часть контекста восстанавливается аппаратно по команде возврата из прерываний (например, адрес следующей команды и слово состояния машины), а часть — программным способом, с помощью явных команд извлечения данных из стека. При возврате из прерывания блокировка повторных прерываний данного типа снимается.

Различают следующие типы прерываний:

внешние (аппаратные) ,
внутренние (исключения -exception),
программные

Ответы на вопрос «18. Система прерываний ЭВМ, ее назначение и …»

Прерывание (англ. interrupt) — сигнал, сообщающий процессору о наступлении какого-либо события. При этом выполнение текущей последовательности команд приостанавливается и управление передаётся обработчику прерывания, который реагирует на событие и обслуживает его, после чего возвращает управление в прерванный код. В зависимости от источника возникновения сигнала прерывания делятся на: асинхронные или внешние (аппаратные) — события, которые исходят от внешних источников (например, периферийных устройств) и могут произойти в любой произвольный момент: сигнал от таймера, сетевой карты или дискового накопителя, нажатие клавиш клавиатуры, движение мыши; внутренние — события в самом процессоре как результат нарушения каких-то условий при исполнении машинного кода: деление на ноль или переполнение, обращение к недопустимым адресам или недопустимый код операции; программные (частный случай внутреннего прерывания) — инициируются исполнением специальной инструкции в коде программы. Программные прерывания как правило используются для обращения к функциям встроенного программного обеспечения (firmware),драйверов и операционной системы. Приоритезация Приоритезация означает, что все источники прерываний делятся на классы и каждому классу назначается свой уровень приоритета запроса на прерывание. Приоритеты могут обслуживаться как относительные и абсолютные. Относительное обслуживание прерываний означает, что если во время обработки прерывания поступает более приоритетное прерывание, то это прерывание будет обработано только после завершения текущей процедуры обработки прерывания. Абсолютное обслуживание прерываний означает, что если во время обработки прерывания поступает более приоритетное прерывание, то текущая процедура обработки прерывания вытесняется, и процессор начинает выполнять обработку вновь поступившего более приоритетного прерывания. После завершения этой процедуры процессор возвращается к выполнению вытесненной процедуры обработки прерывания.

Контроллер прерываний — микросхема или встроенный блок процессора, отвечающий за возможность последовательной обработкизапросов на прерывание от разных устройств. Как правило представляет собой электронное устройство, иногда выполненное как часть самого процессора или же сложных микросхем его обрамления, входы которого присоединены электрически к соответствующим выходам различных устройств. Номер входа контроллера прерываний обозначается «IRQ». Следует отличать этот номер от приоритета прерывания, а также от номера входа в таблицу векторов прерываний (INT). Так, например, в IBM PC в реальном режиме работы (в этом режиме работает MS-DOS) процессора прерывание от стандартной клавиатуры использует IRQ 1 и INT 9.

Таблица прерываний Номер Описание 0 Ошибка деления.(деление на 0) 1 Прерывание пошагового режима.Вырабатывается после выполнения каждой машинной команды, если в слове флагов установлен бит пошаговой трассировки TF. 2 Обычно вырабатывается при ошибке четности в оперативной памяти и при запросе прерывания от сопроцессора 3 обычно используется отладчиками для установки точки прерывания 4 Переполнение. 5 Печать копии экрана. 6 Неопределенный код операции или длина команды больше 10 байт 7 Особый случай отсутствия арифметического сопроцессора 8 IRQ0 — прерывание интервального таймера, возникает 18,2 раза в секунду 9 IRQ1 — прерывание от клавиатуры. Генерируется, когда пользователь нажимает и отжимает клавиши. Используется для чтения данных из клавиатуры A IRQ2 — используется для каскадирования аппаратных прерываний B IRQ3 — прерывание асинхронного порта COM2 C IRQ4 — прерывание асинхронного порта COM1 D IRQ5 — прерывание от контроллера жесткого диска (только для компьютеров IBM PC/XT) E IRQ6 — прерывание генерируется контроллером НГМД после завершения операции ввода/вывода F IRQ7 — прерывание от параллельного адаптера. Генерируется, когда подключенный к адаптеру принтер готов к выполнению очередной операции. Обычно не используется 10 Обслуживание видеоадаптера 11 Определение конфигурации устройств в системе 12 Определение размера оперативной памяти 13 Обслуживание дисковой системы 14 Работа с асинхронным последовательным адаптером 15 Расширенный сервис 16 Обслуживание клавиатуры 17 Обслуживание принтера 18 Запуск BASIC в ПЗУ, если он есть 19 Перезагрузка операционной системы

С прерываниями появилась возможность последовательной обработки запросов от разных устройств, т.е. своевременного реагирования на всевозможные запросы.

Значение, Определение, Предложения . Что такое система прерываний

Другие результаты
Если между двумя шинами возникают различия, то генерируется прерывание и управление передается другой системе.
Другие системы, такие как Delilah или IAI Harop, не имеют возможности восстановления и самоуничтожаются при прерывании миссии.
Если используется режим Ultimax, программист должен будет предоставить код для обработки системных прерываний.
Мягкие прерывания описанного выше типа используются некоторыми операционными системами для системных вызовов, а также могут использоваться при отладке жестких обработчиков прерываний.
В встраиваемых системах то же самое может быть достигнуто с помощью аппаратных прерываний вместо постоянно работающего основного цикла.
На ПК x86 контроллер гибких дисков использует IRQ 6,на других системах могут использоваться другие схемы прерываний.
Кроме того, в системах, использующих концепцию общей библиотеки, таблица векторов прерываний или таблица дескрипторов импорта могут быть изменены в памяти.
Полет прошел успешно, и система прерывания пуска сработала так, как было задумано.
Он также нуждался в средствах прерывания и горячего подключения, что требовало определения новых интерфейсов BIOS и операционной системы.
Windows CE соответствует определению операционной системы реального времени с детерминированной задержкой прерывания.
Однако системы прерывания пуска и системы уничтожения безопасности дальности могут попытаться перекрыть поток топлива с помощью кумулятивных зарядов.
В вычислительной технике jiffy — это длительность одного тика прерывания системного таймера.
Однако системы прерывания пуска и системы уничтожения безопасности дальности могут попытаться перекрыть поток топлива с помощью кумулятивных зарядов.
Они будут использоваться в качестве двигателей системы прерывания запуска на Dragon 2 для транспортировки экипажа на низкую околоземную орбиту.

Лекция 19. Принципы организации систем прерывания программ…

Привет, сегодня поговорим про системы прерывания программ, обещаю рассказать все что знаю. Для того чтобы лучше понимать что такое системы прерывания программ,прерывание программ , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Компьютерная схемотехника и архитектура компьютеров

В процессе выполнения программ внутри ЭВМ или во внешней среде могут возникнуть события, требующие немедленной реакции со стороны процессора. Реакция состоит в том, что процессор прерывает обработку текущей программы (прерываемой программы) и переходит к выполнению некоторой другой программы (прерывающей программы), специально предназначенной для данного события. По завершении этой программы процессор возвращается к выполнению прерванной программы. Рассматриваемый процесс называется прерыванием программы и может быть пояснен рис. 19.1.

Рис.19.1. прерывание программ ы

При описании управления прерываниями обычно различают две процедуры, а именно:

  • программа обработки прерывания (ISR – interrupt servicing routine, рис. 1) – программа низкого уровня в ядре с ограниченными системными вызовами;
  • поток обработки прерывания (IST – interrupt servicing thread) – поток уровня приложения, который управляет прерыванием, с доступом ко всем системным вызовам.

Рис. 1. Обработка прерывания

Обычно ISR реализуются производителем аппаратуры, а драйверы устройств выполняют управление прерываниями с помощью IST. Потоки обработки прерываний действуют как любые другие потоки и используют ту же самую систему приоритетов. Это означает, что проектировщик системы РВ может придать IST более низкий приоритет, чем приоритету потока приложения.

Каждое событие, требующее прерывания, сопровождается сигналом, оповещающим об этом ЭВМ и называемым запросом прерывания. Прерывания могут порождаться внутренними и внешними событиями:

Внутренние – сбой в аппаратуре, переполнение разрядной сетки, деление на 0, выход из установленной зоны памяти, попытка обратиться к запрещенной зоне памяти, попытка обращения к защищенным программам операционной системы, сигнал от таймера и т.д.

Внешние – запрос от другой ЭВМ, сообщение от аварийных датчиков управляемого технологического процесса, запрос оператора, требование от ПУ операции обмена, запросы на обслуживание клавиатуры, мыши и т.д.

В общем случае запросы прерывания генерируются несколькими, развивающимися параллельно во времени процессами, которые в некоторый момент времени требуют вмешательства процессора. Общим во всех этих запросах является то, что моменты их поступления невозможно предусмотреть. Это существенно отличает процесс прерывания от рассмотренного ранее процесса передачи управления подпрограмме, происходящего в заранее известных точках основной программы.

Возможность прерывания – важное свойство ЭВМ, позволяющее эффективно использовать производительность процессора и прежде всего при организации параллельной работы процессора и периферийных устройств ЭВМ.

Для эффективной организации процесса прерывания и минимизации усилий программиста современные ЭВМ снабжены соответствующими программно-аппаратными средствами, которые получили название контроллера прерываний.

Контроллер прерываний в общем случае является достаточно сложным программируемым устройством, требующим соответствующей инициализации со стороны процессора. В процессе инициализации в управляющие регистры контроллера загружается информация о дисциплине обслуживания запросов прерывания, количестве используемых входов, режиме взаимодействия с процессором и т.д. Обычно инициализация контроллера выполняется при запуске вычислительной системы. Однако большинство контроллеров прерываний допускают перепрограммирование и в процессе обработки программы, в частности изменение дисциплины обслуживания поступающих запросов прерывания. Конструктивно контроллеры прерываний выполняются в виде отдельных специализированных БИС, но в ряде случаев могут быть встроены в другие устройства вычислительной системы. Простейшие контроллеры прерываний небольших микро-ЭВМ часто строятся на логических микросхемах общего назначения.

Основными функциями системы прерывания являются:

  • · запоминание состояния прерываемой программы и осуществление перехода к прерывающей программе;
  • · восстановление состояния прерванной программы и возврат к ней.

Под термином состояние программы (процессора), строго говоря, следует понимать совокупность состояний всех запоминающих элементов (триггеров, регистров, ячеек памяти) в соответствующий момент времени (например, после выполнения микрокоманды, команды, программы). Однако не вся эта информация искажается при переходе к другой команде или программе, поэтому из всего многообразия информации о состоянии программы (процессора) отбирают наиболее существенные ее элементы , изменяющиеся при переходе к другой команде или программе.

Вектор состояния в каждый момент времени должен содержать информацию, достаточную для запуска программы с точки, соответствующей моменту формирования данного вектора состояния. При этом предполагается, что другая информация о состоянии узлов процессора либо не существенна, либо может быть восстановлена программным путем.

Вектор состояния формируется в соответствующих регистрах процессора, изменяясь после выполнения каждой команды. Наборы информационных элементов, образующих вектор состояния, отличаются у ЭВМ разных типов и зависят от сложности процессора. В простейших процессорах эти наборы невелики. Например, в процессоре КР580ВМ80 (I8080) вектор состояния состоит из содержимого счетчика адреса команд (16 бит), содержимого регистра признаков (8 бит) и содержимого аккумулятора (8 бит). В более сложных процессорах вектор состояния может содержать существенно большее количество элементов.

Аналогично, вектор начального состояния должен содержать всю необходимую информацию для начального запуска программы. Во многих случаях вектор начального состояния содержит только один элемент – начальный адрес запускаемой программы.

При рассмотрении систем прерывания очень широко используется также термин вектор прерывания, который является ничем иным, как вектором начального состояния прерывающей программы (обработчика). Вектор прерывания содержит всю необходимую информацию для перехода к обработчику, в том числе его начальный адрес. Каждому уровню прерываний, а в простых ЭВМ каждому входу прерывания (периферийному устройству) соответствует свой вектор прерывания, который инициализирует выполнение соответствующего обработчика. Обычно векторы прерывания хранятся в специально выделенных фиксированных ячейках памяти с короткими адресами. Таким образом, для перехода к соответствующей прерывающей программе процессор должен располагать не только вектором прерывания, но и адресом этого вектора.

Следует иметь в виду, что понятие вектор прерывания достаточно условно, поскольку в абсолютном большинстве случаев вектор прерывания состоит только из одного элемента – начального адреса прерывающей программы (обработчика).

При наличии нескольких источников запросов должен быть установлен определенный порядок обслуживания поступающих запросов, т.е. должны быть установленыприоритетные соотношения (дисциплина обслуживания). Они определяют, какой из нескольких запросов, поступивших одновременно, подлежит обработке в первую очередь, имеет ли право данный запрос прерывать ту или иную программу и т.д. Все это входит в процедуру перехода к прерывающей программе.

19.1. Характеристики систем прерывания

Эффективность систем прерывания ЭВМ может оцениваться по весьма многочисленным характеристикам, которые отражают особенности их технической реализации. Однако для изучения общих принципов построения систем прерывания достаточно рассмотреть только самые обобщенные. К их числу относятся следующие характеристики.

· Общее количество запросов прерывания

Количество запросов прерывания (источников запросов прерывания – ИЗП) существенно различается у ЭВМ различных типов и может достигать десятков. В системах прерывания радиальной структуры это понятие может совпадать с понятием количества входов в систему прерывания. При цепочечной организации системы прерывания эти понятия не совпадают.

· Время реакции

Время реакции определяется как временной интервал между появлением запроса прерывания и началом выполнения прерывающей программы.

На рис. 19.2 приведена упрощенная временная диаграмма процесса прерывания в предположении, что управление запоминанием и возвратом возложено на сам обработчик. В этом случае он состоит из трех частей – подготовительной и заключительной, обеспечивающих переключение программ, и собственно прерывающей программы, выполняющей затребованные запросом операции. Кроме того, предполагается, что запрос представлен уровнем потенциала.

Для одного и того же запроса задержка в исполнении прерывающей программы (обработчика данного запроса) зависит от того, сколько запросов со старшим приоритетом ожидает обслуживания, поэтому время реакции определяется для запроса с наивысшим приоритетом. На рис. 19.2 оно обозначено tp.

Рис.19.2. Упрощенная временная диаграмма процесса прерывания

· Задержка прерывания (издержка прерывания)

Задержка прерывания (tзад) определяется суммарным временем на запоминание (tз) и восстановление (tв) программы (см. рис. 14.6):

.

· Глубина прерывания

Глубина прерывания определяет максимальное число программ, которые могут прерывать друг друга. Если после перехода от основной программы к прерывающей обслуживание остальных запросов запрещено, то считается, что система имеет глубину прерывания, равную 1 . Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Глубина равна n, если допускается последовательное прерывание до n программ. Глубина прерывания обычно совпадает с числом уровней приоритетов в системе прерывания. Если глубина прерывания не равна 1, то упрощенно это можно изобразить диаграммой (рис. 19.3). Здесь имеется в виду, что приоритет прерываний возрастает у каждого следующего запроса. Системы с большим значением глубины прерывания обеспечивают более быструю реакцию на срочные запросы.

Рис.19.3. Упрощенная временная диаграмма процесса прерывания в системах с различной глубиной

· Насыщение системы прерывания

Если запрос окажется не обслуженным к моменту прихода нового запроса от того же источника (т.е. того же приоритета), то возникает явление, называемое насыщением системы прерывания. В этом случае часть запросов прерывания будет утрачена, что для нормальной работы ЭВМ недопустимо. Поэтому быстродействие ЭВМ, характеристики системы прерывания и частоты возникающих запросов должны быть строго согласованы, чтобы насыщение было невозможно.

· Допустимые моменты прерывания программ

В большинстве случаев прерывания допускаются после выполнения любой текущей команды, когда время реакции на прерывание определяется, в основном, длительностью выполнения одной команды.

При работе ЭВМ с быстрыми технологическими процессами в реальном масштабе времени (т.е. в контурах управления реальных физических процессов) это время может оказаться недопустимо большим. Кроме того, существуют задачи, при выполнении которых требуется немедленная реакция на ошибку, обнаруженную, например, аппаратурой контроля, чтобы не допустить выполнения ошибочно сформированного кода команды. Такие ситуации характерны для управляющих ЭВМ военного назначения.

В этом случае в системе прерывания реализуется возможность прерывания после любого такта выполнения команды программы. Однако это требует запоминания, а потом восстановления гораздо большего объема информации, чем в случае прерывания после окончания команды, поэтому такая организация прерываний возможна только в ЭВМ с быстродействующей сверхоперативной памятью достаточного объема.

· Число уровней прерываний

Уже отмечалось, что в ЭВМ число различных источников запросов (причин) прерывания может достигать десятков и даже сотен. Однако в ряде случаев многие запросы поступают от групп однотипных устройств, для обслуживания которых требуется одна и та же прерывающая программа (обработчик). Запросы от однотипных устройств целесообразно объединить в группы, каждой из которых будет соответствовать свой сигнал запроса прерывания.

Уровнем или классом прерывания называется совокупность запросов, инициирующих одну и ту же прерывающую программу (обработчик).

Технически такое объединение может быть реализовано по-разному. На рис. 19.4 приведен возможный вариант решения этой задачи при условии, что все поступающие запросы фиксируются в разрядах регистра запросов прерывания (РгЗП).

Рис.19.4. Разделение запросов на классы прерываний

Запросы от всех источников поступают в РгЗП, устанавливая соответствующие его разряды (флажки) в состояние 1, указывающее на наличие запроса прерывания. Запросы классов прерывания ЗПК1-ЗПКk формируют элементы ИЛИ, объединяющие разряды РгЗП, относящиеся к соответствующим уровням. Еще одна схема ИЛИ формирует ОСП, поступающий в УУ процессора. Он формируется при любом запросе (поднятом флажке) прерывания.

Информация о действительной причине прерывания (конкретном источнике запроса), породившей запрос данного класса, содержится в коде прерывания, который отражает состояние разрядов РгЗП, относящихся к данному классу прерываний. В процессе обработки прерывания эти разряды (содержащийся в них код) подвергаются анализу. Такое объединение прерываний в классы уменьшает объем аппаратуры, но замедляет работу системы прерывания. После передачи управления прерывающей программе соответствующий триггер РгЗП сбрасывается.

19.2. Возможные структуры систем прерывания

Конкретные технические реализации систем прерывания имеют множество вариантов и зависят от типа используемого процессора, структуры системного интерфейса, целевого назначения ЭВМ. В то же время все они являются сложными комбинациями небольшого количества базовых структур систем прерывания. Ниже рассматриваются две основные базовые структуры – радиальная и цепочечная.

· Радиальная структура

Обобщенная структура системы прерывания радиального типа представлена на рис. 19.5 (ША и ШУ не изображены).

Характерной особенностью радиальной структуры является то, что каждый ИЗП (в частном случае ПУ) подключен через ЛЗП к отдельному входу контроллера прерываний. В этом случае число подключаемых ИЗП определяется числом входов в систему прерывания. Поступающие запросы, как правило, фиксируются в разрядах РгЗП. Запросы от ИЗП могут быть представлены как уровнем потенциала, так и его перепадом, поскольку поступают в контроллер по отдельным линиям. Однако представление запроса потенциалом более предпочтительно, поскольку система прерывания становится более устойчивой как к помехам, так и к сбоям аппаратуры. Это существенно снижает вероятность пропуска запроса от ИЗП.

Основным преимуществом такой структуры является упрощение аппаратных средств ИЗП, относящихся к обслуживанию процесса прерывания, поскольку в их функции входит только формирование сигнала запроса прерывания, т.е. необходим только запросчик.

Рис.19.5. Радиальная структура системы прерывания

· Цепочечная структура

Обобщенная структура системы прерывания цепочечного типа представлена на рис. 19.6 (ША и ШУ не изображены).

Характерной особенностью цепочечной структуры является то, что к одной ЛЗП может подключаться множество ИЗП. Каждая ЛЗП соответствует одному входу в систему прерывания и обладает собственным уровнем приоритета. В отличие от радиальной структуры запросы от ИЗП всегда представлены уровнем потенциала. Поэтому выходные каскады аппаратных средств формирования запросов в каждом ИЗП представляют собой ключи с открытым коллектором, объединенные по схеме монтажного «или». Это позволяет исключить потерю запросов, одновременно выставленных разными источниками на одну ЛЗП. Запросы прерывания, поступающие с разных ЛЗП и имеющие различный приоритет, могут фиксироваться (как и в предыдущем случае) в разрядах РгЗП.

Основным преимуществом такой структуры является практически неограниченное количество ИЗП, подключаемых к одному входу системы прерывания (одной ЛЗП) без снижения быстродействия. Однако сложность и объем аппаратуры поддержки системы прерывания в каждом ИЗП существенно увеличиваются, что увеличивает стоимость системы прерывания и ЭВМ в целом. Помимо запросчика каждый ИЗП должен содержать также аппаратуру формирования кода адреса вектора прерывания. Да и аппаратура самого запросчика также усложняется. Кроме того, необходимо принять меры для того, чтобы при отсутствии любого ИЗП цепь распространения сигнала ПП не размыкалась. Это обеспечивается либо специальной конструкцией контактов слота, либо перемычками на системной плате.

Рис.19.6. Цепочечная структура системы прерывания ( цифрами обозначена последовательность прохождения сигналов)

Несмотря на усложнение и удорожание подобных систем прерывания по сравнению с радиальными, они очень широко используются в вычислительных системах самой разной архитектуры и назначения.

19.3. Организация перехода к прерывающей программе

Конкретные реализации процедур перехода к прерывающей программе во многом зависят от структуры системы прерывания и типа используемого процессора. Между тем можно сформулировать некоторые общие принципы построения этих процедур. В любой процедуре перехода к обработчику главное место занимает передача текущего вектора состояния прерываемой программы на хранение в стек, а затем загрузка в регистры процессора вектора прерывания, т.е. начального вектора состояния обработчика, который, как уже отмечалось, в большинстве случаев состоит только из одного элемента – начального адреса. Векторы прерывания хранятся в фиксированных ячейках ОП, поэтому процессор должен предварительно получить адрес соответствующего вектора прерывания. При наличии нескольких ИЗП процедура перехода к прерывающей программе включает в себя также операции по выявлению запроса прерывания с максимальным приоритетом.

Следует отметить, что различают абсолютный и относительный приоритеты.

Абсолютный приоритет – запрос, имеющий абсолютный приоритет, при поступлении сразу же прерывает выполняемую в процессоре программу и инициирует выполнение соответствующего обработчика.

Относительный приоритет – запрос, имеющий относительный приоритет, при поступлении является первым кандидатом на обслуживание после завершения выполнения текущей программы.

Именно метод обнаружения запроса с максимальным приоритетом и способ формирования адреса вектора прерывания различают процедуры обработки прерываний в системах радиальной и цепочечной структуры. Ниже коротко рассматриваются основные моменты перехода к прерывающей программе для обоих случаев.

· Радиальная структура

В соответствии с рис. 19.5 все запросы от ИЗП фиксируются в разрядах РгЗП, который еще называется регистром флажков. При поступлении запроса в соответствующий разряд РгЗП записывается 1 (поднимается флажок). Дальнейшая последовательность операций по реализации процедуры перехода к прерывающей программе следующая.

1. При поступлении любого запроса (или нескольких запросов) в РгЗП формируется сигнал ОСП. Этот сигнал транслируется в процессор, а также инициирует процедуру поиска запроса с максимальным приоритетом, результатом выполнения которой является формирование кода адреса соответствующего вектора прерывания. Эта процедура может выполняться как программно, так и аппаратно. Некоторые варианты ее реализации рассматриваются ниже.

2. Процессор заканчивает выполнение текущей команды и посылает в контроллер сигнал «Подтверждение прерывания» (рис. 19.5).

3. В ответ на сигнал «Подтверждение прерывания» контроллер выставляет на ШД код адреса вектора прерывания.

4. Процессор считывает с ШД код адреса вектора прерывания, сохраняет в стеке вектор текущего состояния прерываемой программы (в простейшем случае только содержимое счетчика адреса команд) и осуществляет переход к прерывающей программе. Если вектор текущего состояния прерываемой программы автоматически сохраняется только частично, то операции по сохранению его остальных элементов возлагаются на обработчик (рис. 19.2, интервал времени tз).

· Цепочечная структура

В соответствии с рис. 19.6 к каждой ЛЗП (входу системы прерывания) может быть подключено множество запросчиков ИЗП, объединенных по схеме монтажное «или». Сигнал «подтверждение прерывания» распространяется по цепочке ИЗП, подключенных к одной ЛЗП. Распространение этого сигнала блокируется ИЗПj, выставившим запрос. Получив сигнал «Подтверждение прерывания», ИЗПj выставляет на ШД код адреса вектора прерывания. Таким образом, приоритет подключенных к одной ЛЗП устройств определяется положением ИЗП в цепочке распространения сигнала «Подтверждение прерывания». Это исключает необходимость выполнения процедуры поиска запроса с максимальным приоритетом среди ИЗП, подключенных к одной ЛЗП.

Если ЛЗП несколько, что обычно имеет место в реальных системах прерывания цепочечной структуры, в контроллере прерывания выполняется процедура поиска возбужденной ЛЗП с максимальным приоритетом, которая аналогична процедуре поиска запроса с максимальным приоритетом в системе радиальной структуры.

На основании вышеизложенного можно сформулировать последовательность основных операций по реализации процедуры перехода к прерывающей программе. При этом предполагается, что состояние возбужденных ЛЗП фиксируется в разрядах РгЗП, несмотря на то, что при потенциальном способе задания сигналов запросов прерывания его наличие не обязательно.

1. При поступлении любого запроса (или нескольких запросов) в РгЗП формируется сигнал ОСП. Этот сигнал транслируется в процессор, а также инициирует процедуру поиска возбужденной ЛЗП с максимальным приоритетом, результатом выполнения которой является выбор линии распространения сигнала «Подтверждение прерывания» (цепочки ИЗП).

2. Процессор заканчивает выполнение текущей команды и посылает в контроллер сигнал «Подтверждение прерывания» (см. рис. 19.6).

3. Получив этот сигнал, контроллер транслирует его на выбранную цепочку ИЗП.

4. ИЗП, имеющий максимальный приоритет среди устройств, выставивших запрос на выбранную ЛЗП, блокирует дальнейшее распространение сигнала «Подтверждение прерывания» и выставляет на ШД код адреса своего вектора прерывания.

5. Процессор считывает с ШД код адреса вектора прерывания, сохраняет в стеке вектор текущего состояния прерываемой программы (в простейшем случае только содержимое счетчика адреса команд) и осуществляет переход к прерывающей программе. Если вектор текущего состояния прерываемой программы автоматически сохраняется только частично, то операции по сохранению его остальных элементов возлагаются на обработчик (рис. 19.2, интервал времени tз).

В простых системах прерывания цепочечного типа может присутствовать только одна ЛЗП. В этом случае отпадает необходимость выполнения процедуры поиска ЛЗП с максимальным приоритетом, которая, даже если выполняется аппаратными средствами, требует сравнительно больших временных затрат. Отпадает необходимость и в контроллере прерываний, поскольку сигнал с ЛЗП может непосредственно поступать на соответствующий вход процессора вместо сигнала ОСП. Такие системы прерывания являются наиболее динамичными даже при достаточно большом количестве ИЗП.

Уже неоднократно отмечалось, что обязательным компонентом процедуры перехода к обработчику является операция обнаружения наиболее приоритетного запроса прерывания (радиальная структура) или ЛЗП (цепочечная структура), которая в большинстве случаев выполняется в контроллере прерываний. Тем самым реализуется система приоритетных соотношений между ИЗП или цепочками ИЗП. Эта система приоритетных соотношений может быть либо фиксированной, либо изменяться программным путем в процессе обработки задачи. В соответствии с этим различаются системы прерываний с фиксированными приоритетами и с программно-управляемыми. Большинство контроллеров прерываний являются программируемыми и могут реализовывать систему как фиксированных, так и программно-управляемых приоритетов. Ниже рассматриваются некоторые варианты реализации процедур установления приоритетных соотношений обоих типов.

19.3.1. Реализация фиксированных приоритетов

Рассмотрим только простейший случай установки приоритетных соотношений, состоящий в том, что уровень приоритета определяется порядком присоединения ЛЗП к входам системы прерывания, т.е. разрядам РгЗП. Пусть максимальный приоритет имеет вход с минимальным номером. В этом случае поиск ЛЗП с максимальным приоритетом сводится к поиску крайнего левого поднятого флажка в РгЗП. Процедуру поиска можно реализовать как программными, так и аппаратными средствами. В ряде случае эту процедуру называют соответственно программным или аппаратным полингом.

· Программный опрос РгЗП

Начало поиска инициируется сигналом ОСП. Программа поиска состоит из последовательности условных операторов, анализирующих разряды РгЗП, начиная с младшего. При обнаружении поднятого флажка управление передается обработчику. Если сигнал ОСП после выполнения обработчика не снимается, происходит повторный анализ разрядов РгЗП и поиск ЗП с максимальным приоритетом среди ЗП, оставшихся не обслуженными.

Программный полинг требует минимальных аппаратных затрат, поскольку выполняется процессором, а в качестве РгЗП можно использовать какой-либо управляемый регистр (т.е. БИС контроллера прерываний не требуется). Однако существенным недостатком метода является большое время поиска ЗП, особенно при большом количестве ЛЗП.

Для уменьшения времени поиска ЗП с максимальным приоритетом используют аппаратную реализацию алгоритма. Ниже рассматривается возможная структура такого устройства.

· Аппаратный циклический опрос РгЗП

Структурная схема устройства, реализующего аппаратный циклический опрос разрядов РгЗП, представлена на рис. 19.7. Устройство аппаратного полинга входит в состав контроллера прерываний и функционирует следующим образом.

Рис.19.7. Схема устройства циклического опроса РгЗП

Опрос k линий запросов прерываний производится с помощью n-разрядного счетчика (2n ≥ k), на вход которого поступают импульсы от ГТИ. Поиск начинается со сброса счетчика и установки T в состояние 0. При этом импульсы от ГТИ через схему & начинают поступать на вход счетчика. На выходах дешифратора, начиная с первого, последовательно появляются единицы. Это происходит до тех пор, пока не попадается возбужденная линия запроса прерывания, на которой тоже выставлена 1. В этом случае триггер T перебрасывается в состояние 1 и в процессор идет сигнал ОСП. Кроме того, прекращается поступление импульсов ГТИ на вход счетчика, т.е. завершается просмотр входов системы прерывания. Содержимое счетчика – код номера запроса (старшего по приоритету) используется для формирования адреса соответствующего вектора прерывания. После передачи управления обработчику счетчик и триггер сбрасываются в 0 сигналом «Сброс», и процедура опроса разрядов РгЗП возобновляется.

Рассмотренный метод опроса разрядов РгЗП существенно быстрее программного, но при большом числе ЛЗП время реакции системы оказывается достаточно большим.

· Аппаратный однотактный опрос РгЗП

Структурная схема устройства, реализующего аппаратный однотактный опрос разрядов РгЗП, представлена на рис. 19.8.

Рис.19.8. Схема устройства однотактного опроса РгЗП

Схемы подобного типа принято называть дейзи-цепочками, и в настоящее время они получили очень широкое распространение в различных устройствах ЭВМ. Схема функционирует следующим образом. Процедура поиска запроса с максимальным приоритетом инициируется сигналом «Приоритет», поступающим на цепочку последовательно соединенных схем &. При отсутствии запросов этот сигнал пройдет насквозь всю цепочку и сигнал ОСП не сформируется. (По-прежнему считаем, что максимальный приоритет имеет запрос с минимальным номером.) Пусть выставлен ЗП2. В этом случае распространение сигнала «Приоритет» блокируется &2′, поскольку y2 = 1. Кроме того, при обнаружении любого ЗПi формируется сигнал ОСП, поступающий в процессор, а шифратор по сигналу y2 = 1 формирует код адреса второго (в общем случае i-го) вектора прерывания.

По сигналу процессора «Подтверждение прерывания» этот код передается в процессор, и происходит вызов соответствующего обработчика.

· Цепочка приоритетов

Как уже отмечалось, в цепочечной системе прерывания используется двухуровневая система приоритетов. Это приоритет ЛЗП и приоритет конкретного устройства в цепочке ИЗП, относящихся к одной ЛЗП. Приоритет ЛЗП определяется в процессе выполнения процедуры поиска наиболее приоритетного запроса (ЛЗП) в контроллере системы прерываний как радиальной, так и цепочечной структуры. Эта процедура описана выше. Приоритет устройства в цепочке ИЗП является фиксированным и определяется положением устройства на линии распространения сигнала ПП, т.е. ИЗП фактически образуют дейзи-цепочку. Таким образом, устройство, располагающееся в слоте, ближайшем к контроллеру прерываний, автоматически получает наивысший приоритет. Приоритет остальных устройств в цепочке убывает по мере удаления их слотов от контроллера прерываний. Приоритет устройства в такой системе прерывания можно изменить только путем перемещения устройства по линии распространения сигнала ПП, т.е. только перестановкой в другой слот.

При наличии нескольких наиболее приоритетных устройств такое распределение приоритетов становится недостатком, поэтому обычно используется несколько ЛЗП (4-8 линий). Наиболее приоритетные устройства в этом случае располагаются на всех ЛЗП в слотах, ближайших к контроллеру прерываний.

Во многих случаях приоритеты между прерывающими программами не могут быть зафиксированы раз и навсегда, т.е. требуется иметь возможность программно управлять приоритетами.

19.3.2. Реализация программно-управляемых приоритетов

Существуют три основных метода реализации в ЭВМ систем программно-управляемых приоритетов – порог прерывания, маска прерывания и смена приоритетов. Первый используется, в основном, в системах прерывания микро-ЭВМ с простыми процессорами, второй – в более сложных ЭВМ с мощными процессорами, третий используется в вычислительных системах всех классов. В ряде случаев все три метода используются совместно. Ниже коротко рассматривается суть этих методов, позволяющих программным путем изменить дисциплину обслуживания ИЗП.

· Порог прерывания

Этот способ позволяет в ходе вычислительного процесса программным путем изменять уровень приоритета процессора (а следовательно, и обрабатываемой в данный момент программы) относительно приоритетов запросов источников прерывания (в основном периферийных устройств). Таким образом, устанавливается минимальный уровень приоритета запросов, которым разрешено прерывать программу, выполняемую процессором.

Порог прерывания задается командой программы, устанавливающей в регистре порога прерывания контроллера код порога прерывания. Вернемся к рис. 19.8, к его части, изображенной пунктиром. Ранее рассматривалось, как происходит выделение кода запроса с максимальным приоритетом. Затем этот код сравнивают с порогом прерывания (на компараторе), и, если он оказывается выше порога, вырабатывается сигнал ОСП и начинается процедура прерывания.

· Маска прерывания

Маска прерывания представляет двоичный код, разряды которого поставлены в соответствие запросам или классам прерываний (рис. 19.9).

Рис.19.9. Схема реализации управления приоритетами с помощью маски прерывания

Маска загружается командой программы в регистр маски контроллера (РгМ). Состояние 1 в данном разряде маски разрешает, а 0 запрещает (маскирует) прерывание текущей программы соответствующим запросом. Таким образом, программа, меняя маску в РгМ, может устанавливать произвольные приоритетные соотношения между прерывающими программами без перекоммутаций ЛЗП. Каждая прерывающая программа может устанавливать свою маску. При формировании маски 1 устанавливается в разряды, соответствующие запросам (прерывающей программе) с более высоким, чем у данной программы, приоритетом.

На изображенной схеме элементы & выделяют незамаскированные запросы прерываний, из которых специальная схема, аналогичная дейзи-цепочке, выделяет наиболее приоритетный и формирует код его номера.

С замаскированным запросом поступают в зависимости от того, какой причиной он вызван: или он игнорируется, или запоминается с тем, чтобы осуществить затребованные действия, когда запрет будет снят.

· Смена приоритетов

В начале п. 19.3.1 было оговорено, что разряды РгЗП, а следовательно, и входы в систему прерывания имеют фиксированные приоритеты, причем максимальный приоритет имеет вход с минимальным номером. Между тем в большинстве контроллеров прерываний имеется возможность программным путем изменять приоритеты входов, т.е. изменять дисциплину обслуживания ИЗП. Существует относительно небольшое количество используемых на практике дисциплин обслуживания. Ниже рассмотрен один из наиболее распространенных вариантов дисциплины обслуживания – режим кругового (циклического) приоритета.

Этот режим характерен для таких применений, в которых ИЗП (цепочки ИЗП) имеют примерно одинаковый приоритет и ни одному из них нельзя отдать предпочтение. В то же время нормальное функционирование контроллера возможно только при наличии системы приоритетов. Выравнивание приоритетов ИЗП в этом случае осуществляется следующим образом.

Каждому входу контроллера (разряду РгЗП) при инициализации присваивается соответствующий приоритет. После поступления запроса и его обслуживания (выполнения соответствующего обработчика) приоритеты входов контроллера автоматически изменяются в круговом порядке таким образом, что последний обслуженный вход получает низший приоритет. Например, контроллер прерываний имеет 4 входа, приоритеты которых после инициализации убывают в следующем порядке: ЛЗП1, ЛЗП2, ЛЗП3, ЛЗП4. Пусть в текущий момент времени завершено обслуживание ИЗП2 (радиальная структура). После этого приоритеты входов автоматически будут распределены в следующем порядке: ЛЗП3, ЛЗП4, ЛЗП1, ЛЗП2. После обслуживания очередного ИЗП произойдет аналогичная смена приоритетов. Возможны и другие схемы выравнивания приоритетов ИЗП.

Одной из модификаций режима кругового приоритета является режим адресуемого приоритета. Этот режим аналогичен рассмотренному выше, но допускает программное определение входа контроллера, которому назначен низший или высший приоритет.

Следует иметь в виду, что современные контроллеры прерываний в большинстве случаев содержат все или почти все механизмы реализации фиксированных и программно-управляемых приоритетов, рассмотренные выше. Набор используемых дисциплин обслуживания запросов прерывания зависит от разработчиков вычислительной системы, а конкретный режим обслуживания задается программным путем.

19.4. Контрольные вопросы

1. Принципы организации систем прерывания программ.

2. Состояние программы и вектор прерывания.

3. Основные характеристики систем прерывания.

4. Определение числа уровней прерывания.

5. Радиальная структура системы прерывания.

6. Цепочечьная структура системы прерывания.

7. Типы приоритетов прерываний.

8. Процедура поллинга.

9. Схема устройства однотактного опроса регистра запросов прерывания. Дейзи-цепочки.

10. Реализация программно-управляемых приоритетов.

11. Схема реализации управления приоритетами с помощью маски прерывания.

Понравилась статья про системы прерывания программ? Откомментируйте её Надеюсь, что теперь ты понял что такое системы прерывания программ,прерывание программ и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то нестесняся пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Компьютерная схемотехника и архитектура компьютеров

Ответы на вопросы для самопроверки пишите в комментариях, мы проверим, или же задавайте свой вопрос по данной теме.

Как встроенная система, управляемая прерываниями, может сэкономить вам электроэнергию | Блог

Наша жизнь вращается вокруг энергии. Это факт, о котором я вспоминаю каждый раз, когда в моем районе случается сильный шторм и отключается электричество. В мире передовых систем помощи водителю (ADAS) также царит мощность. Полуавтономным и беспилотным автомобилям для эффективной работы требуется все больше и больше датчиков, что делает работу с низким энергопотреблением все более важной.Так уж получилось, что то, как вы взаимодействуете со всеми этими датчиками, оказывает огромное влияние на энергопотребление вашей системы. Существует три основных схемы, которые вы можете использовать для сбора данных с датчиков: непрерывный опрос, обработка с фиксированным интервалом и обработка с прерыванием. Из этих трех вариантов обработка прерываний сэкономит вам больше всего энергии, собирая данные только тогда, когда они доступны. Однако может возникнуть несколько проблем, на которые вам нужно обратить внимание при использовании прерываний.

Сбор данных

Как я уже говорил, существует три основных способа обработки событий или сбора данных в системе: непрерывный опрос, периодический опрос или обработка событий, вызванных прерываниями.Давайте быстро рассмотрим, как работает каждый из них

  • Непрерывный опрос — это самый простой способ обработки событий. При таком расположении ваш код будет непрерывно проверять периферийные устройства, пока один из них не поднимет флаг события. Как только этот маркер будет обнаружен, ваша программа позаботится об этом событии, а затем вернется к опросу.

  • Интервальный опрос — В этом методе вместо непрерывного опроса вы опрашиваете с определенным шагом.Допустим, у вас есть массив лидаров, который выполняет 20 полных разверток на 360° за одну секунду и сохраняет каждый разворот для обработки. Вы можете настроить свою программу на выборку этих данных с частотой 20 Гц и каждый раз получать полное 360-градусное изображение.

  • Обработка прерывания . С этой схемой ваша программа не опрашивает свои периферийные устройства, чтобы узнать, готовы ли они, она ждет, пока они прервут программу. Таким образом, всякий раз, когда датчику нужно что-то сказать процессору, он отправляет сигнал прерывания, прося контроллер остановить все, что он делает, и обработать это событие.


Используйте прерывания, чтобы сделать вашу систему более энергоэффективной.

Почему прерывания более эффективны?

Использование подпрограмм обслуживания прерываний (ISR) в вашей программе может помочь вам значительно снизить энергопотребление вашей системы. Они делают это, не давая вашему микропроцессору постоянно работать в холостых циклах, которые ничего не делают. Прерывания также проще реализовать, чем интервальный опрос.

Помните, что при непрерывном опросе и даже интервальном опросе ваш микроконтроллер (MCU) проверяет периферийные устройства независимо от того, готовы ли они.Если у вас есть система, которая в любом случае постоянно обновляется, это может не иметь большого значения. Однако, если вы проверяете датчик 10 раз в секунду, а он обновляется только один раз в секунду, остальные девять раз вы просто сжигаете энергию. Большинство микроконтроллеров теперь имеют состояния сна, в которые они могут входить, когда не выполняют инструкции. Использование прерываний позволяет вашей системе просыпаться по событиям, обрабатывать все, что происходит, а затем возвращаться в режим энергосбережения.

Если вы точно знаете, когда датчик будет готов к обмену данными, вы можете подумать об использовании опроса на основе интервалов.В конце концов, вы не будете тратить энергию зря, потому что знаете, когда приближаются события. Однако архитектуры, основанные на времени, сложно реализовать, и того же эффекта можно добиться с помощью простых в использовании прерываний.


Убедитесь, что данные не повреждены при выполнении ISR.

На что обратить внимание

Прерывания могут быть мощными, но сопряжены с риском, как указатели в C. Если вы изменяете переменные или другие части вашего кода во время ISR, вы можете нарушить работу программы, когда она вернется к основному.Кроме того, вы должны знать, сколько времени потребуется вашему коду для обработки события прерывания.

При написании ISR необходимо следить за тем, чтобы не нарушить какие-либо важные данные в основной программе. Всегда существует риск случайного нарушения другой переменной или части памяти, поэтому важно тестировать вашу систему во время ее работы. Обычно прерывание сохраняет то, что находится в ваших регистрах и других важных частях, чтобы ваша программа могла нормально возобновиться после завершения ISR.При этом вы все равно должны позаботиться о том, чтобы не перезаписывать критические переменные или иным образом не мешать любой функции, которая может работать, когда происходит прерывание.

Иногда у вас будут критические функции, которые должны завершить свою работу, прежде чем можно будет обработать прерывание. Будьте очень осторожны при отключении прерываний для этих фрагментов кода, так как это может привести к длительным задержкам прерывания. Возможно, вам сейчас все равно, если ваша система сигнализирует о низком давлении в шинах. Хотя вас будет гораздо больше волновать, если один из ваших ультразвуковых датчиков скажет, что ваша машина вот-вот во что-нибудь врежется.Чтобы уменьшить задержку, вы должны назначить своим функциям и ISR разные приоритеты, чтобы критически важный код всегда выполнялся. Вы также должны как можно скорее повторно включить прерывания в своем обычном коде и во время ISR.

Существует множество различных способов повысить эффективность работы вашего кода, но не все из них связаны с оптимизацией компилятора, например развертыванием циклов или встраиванием функций. Иногда то, как ваш код взаимодействует с другими частями системы, может иметь еще больший эффект.Использование обработки прерываний вместо любого опроса почти всегда экономит энергию. Просто будьте осторожны, чтобы не повредить вашу программу в ISR или игнорировать критический сигнал прерывания.

Как я только что сказал, ваша сенсорная связь — это только часть проблемы. Программное обеспечение, которое вы выбираете для своей программы, также может сильно повлиять на производительность и эффективность вашей системы. Компания TASKING разработала широкий спектр продуктов, специально предназначенных для «умных» автомобилей. Они первыми разработали такие вещи, как автономный отладчик и отличный инструмент статического анализа, который может помочь вам написать быстрый и отличный код.

Есть еще вопросы по работе с периферийными устройствами? Вызовите эксперта в TASKING.

Прерывания — Документация ядра Linux

Что такое прерывание?

Прерывание — это событие, которое изменяет нормальный поток выполнения программа и может генерироваться аппаратными устройствами или даже процессором сам. Когда происходит прерывание, текущий поток выполнения приостановлено и работает обработчик прерывания. После запуска обработчика прерывания возобновляется предыдущий поток выполнения.

Прерывания можно разделить на две категории в зависимости от источника прерывание. Они также могут быть сгруппированы в две другие категории на основе на возможность отложить или временно отключить прерывание:

  • синхронный , сгенерированный выполнением инструкции
  • асинхронный , сгенерированный внешним событием
  • маскируемый
    • можно игнорировать
    • сигнализируется через INT контакт
  • немаскируемый
    • нельзя игнорировать
    • сигнализируется через контакт NMI

Синхронные прерывания, обычно называемые исключениями, обрабатывают условия, обнаруженные самого процессора в ходе выполнения инструкции.Разделить на ноль или системный вызов являются примерами исключений.

Асинхронные прерывания, обычно называемые прерываниями, генерируются внешними событиями. устройствами ввода-вывода. Например, сетевая карта генерирует прерывания, чтобы сигнализировать что пришла посылка.

Большинство прерываний можно маскировать, что означает, что мы можем временно отложить запуск обработчика прерывания, когда мы отключаем прерывание до тех пор, пока время повторного включения прерывания. Однако есть несколько критических прерывания, которые нельзя отключить/отложить.

Исключения

Есть два источника исключений:

  • обнаружен процессор
  • запрограммировано

Исключения, обнаруженные процессором, возникают, когда возникает ненормальное состояние. обнаружено при выполнении инструкции.

Ошибка — это тип исключения, о котором сообщается перед выполнением инструкция и обычно может быть исправлена. Сохраненный EIP является адресом инструкция, вызвавшая неисправность, поэтому после устранения неисправности программа может повторно выполнить ошибочную инструкцию.(например, ошибка страницы).

Ловушка — это тип исключения, о котором сообщается после выполнения инструкция, в которой было обнаружено исключение. Сохраненный EIP является адресом инструкции после инструкции, вызвавшей ловушку. (например, отладочная ловушка).

Викторина: терминология прерывания

Для каждого следующего термина слева выберите все термины справа, которые лучше всего их описывают.

  • Сторожевой таймер
  • Пейджинг по требованию
  • Деление на ноль
  • Таймер
  • Системный вызов
  • Точка останова
  • Исключение
  • Прерывание
  • Маскируемый
  • Немаскируемый
  • Ловушка
  • Ошибка

Аппаратные концепции

Программируемый контроллер прерываний

 

Устройство, поддерживающее прерывания, имеет выходной контакт, используемый для сигнализации запроса на прерывание.прерывание контакты подключены к устройству с именем Programmable Interrupt Controller (PIC), которое подключено к контакту INTR процессора.

PIC обычно имеет набор портов, используемых для обмена информацией с ЦП. Когда устройство подключен к одной из линий IRQ PIC, требует внимания процессора, происходит следующий поток:

  • устройство вызывает прерывание на соответствующем выводе IRQn
  • PIC преобразует IRQ в векторный номер и записывает его в порт для чтения ЦП
  • PIC вызывает прерывание на выводе
  • CPU INTR
  • PIC ожидает, пока ЦП подтвердит прерывание, прежде чем инициировать другое прерывание
  • ЦП подтверждает прерывание, затем начинает обрабатывать прерывание

Позже мы увидим, как ЦП обрабатывает прерывание.Обратите внимание, что по дизайн PIC не будет вызывать другое прерывание, пока ЦП не подтвердит текущее прерывание.

Примечание

Как только прерывание подтверждено ЦП, прерывание контроллер может запросить другое прерывание, независимо от того, закончено, обработано ли предыдущее прерывание или нет. Таким образом, в зависимости от как ОС управляет ЦП, возможно вложенные прерывает.

Контроллер прерываний позволяет индивидуально обрабатывать каждую линию IRQ. инвалид. Это позволяет упростить конструкцию, убедившись, что прерывание обработчики всегда выполняются последовательно.

Контроллеры прерываний в системах SMP

В системах SMP у нас может быть несколько контроллеров прерываний в системы.

Например, в архитектуре x86 каждое ядро ​​использует локальный APIC. для обработки прерываний от локально подключенных устройств, таких как таймеры или термодатчики. Затем есть APIC ввода-вывода, который используется для распределения IRQ. от внешних устройств к ядрам ЦП.

 

Управление прерываниями

Для синхронизации доступа к общим данным между обработчиком прерываний и другие потенциальные параллельные действия, такие как инициализация драйвера или обработки данных драйвера, часто требуется включать и отключать прерывания в контролируемая мода.

Это можно сделать на нескольких уровнях:

  • на уровне устройства
    • путем программирования регистров управления устройством
  • на уровне PIC
    • PIC можно запрограммировать на отключение данной линии IRQ
  • на уровне процессора; например, на x86 можно использовать следующее инструкции:
  • cli (очистить флаг прерывания)
  • sti (флаг прерывания SeT)

Приоритет прерывания

Большинство архитектур также поддерживают приоритеты прерываний.Когда это включен, он разрешает вложенность прерываний только для тех прерываний, которые имеют более высокий приоритет, чем текущий уровень приоритета.

 

Примечание

Не все архитектуры поддерживают приоритеты прерываний. Это также трудно поддерживать определение общей схемы для прерывания приоритеты для ОС общего пользования и некоторых ядер (включая Linux) не используйте приоритеты прерываний. С другой стороны, большинство RTOS используют приоритеты прерывания, поскольку они обычно используются в более ограниченные случаи использования, когда проще определить прерывание приоритеты.

Викторина: концепции аппаратного обеспечения

Какие из следующих утверждений верны?

  • ЦП может начать обработку нового прерывания раньше, чем текущее один готов
  • Прерывания могут быть отключены на уровне устройства
  • Прерывания с более низким приоритетом не могут вытеснять обработчики прерываний с более высоким приоритетом. приоритетные прерывания
  • Прерывания могут быть отключены на уровне контроллера прерываний
  • В системах SMP одно и то же прерывание может быть направлено на разные ЦП
  • Прерывания могут быть отключены на уровне ЦП

Обработка прерываний на архитектуре x86

В этом разделе рассматривается, как прерывания обрабатываются ЦП на х86 архитектура.

Таблица дескрипторов прерываний

Таблица дескрипторов прерываний (IDT) связывает каждое прерывание или исключение идентификатор с дескриптором для инструкций, которые обслуживают связанный событие. Мы назовем идентификатор как номер вектора и связанный с ним инструкции в качестве обработчика прерываний/исключений.

IDT имеет следующие характеристики:

  • используется процессором как таблица переходов при срабатывании заданного вектора
  • это массив из 256 записей по 8 байт
  • может находиться в любом месте физической памяти
  • Процессор
  • определяет местонахождение IDT посредством IDTR

Ниже представлена ​​векторная раскладка IRQ для Linux.Первые 32 записи зарезервированы для исключений вектор 128 используется для интерфейса системного вызова, а остальные используется в основном для обработчиков аппаратных прерываний.

 

В x86 запись IDT имеет 8 байтов и называется гейтом. Может быть 3 типа ворот:

  • шлюз прерывания, содержит адрес обработчика прерывания или исключения. Переход к обработчику отключает маскируемые прерывания (флаг IF сбрасывается).
  • гейт-ловушка, похожий на гейт прерывания, но не отключающий маскируемый прерывания при переходе к обработчику прерываний/исключений.
  • шлюзы задач (не используются в Linux)

Давайте посмотрим на несколько полей записи IDT:

  • селектор сегмента, индекс в GDT/LDT, чтобы найти начало сегмента кода, где обработчики прерываний находятся
  • смещение, смещение внутри сегмента кода
  • T, представляет тип ворот
  • DPL, минимальные привилегии, необходимые для использования содержимого сегментов.

 

Адрес обработчика прерывания

Чтобы найти адрес обработчика прерывания, нам сначала нужно найти начальный адрес сегмента кода, в котором находится обработчик прерывания.Для этого мы используйте селектор сегментов для индексации в GDT/LDT, где мы можем найти соответствующий дескриптор сегмента. Это обеспечит начальный адрес, хранящийся в поле «база». Используя базовый адрес и смещение, теперь мы можем перейти к началу обработчика прерывания.

 

Стек обработчика прерываний

Аналогично передаче управления в обычную функцию, передача управления обработчику прерывания или исключения использует стек для хранения информация, необходимая для возврата к прерванному коду.

Как видно на рисунке ниже, прерывание выталкивает регистр EFLAGS. перед сохранением адреса прерванной инструкции. Определенные типы исключений также приводит к тому, что код ошибки помещается в стек, чтобы помочь отладить исключение.

 

Обработка запроса на прерывание

После того, как был сгенерирован запрос на прерывание, процессор выполняет последовательность события, которые в конечном итоге заканчиваются запуском обработчика прерывания ядра:

  • CPU проверяет текущий уровень привилегий

  • если нужно изменить уровень привилегий

    • изменить стек на тот, который связан с новой привилегией
    • сохранить информацию о старом стеке в новом стеке
  • сохранить EFLAGS, CS, EIP в стеке

  • сохранить код ошибки в стеке в случае прерывания

  • выполнить обработчик прерываний ядра

Возврат из обработчика прерывания

Большинство архитектур предлагает специальные инструкции по очистке стека и возобновлению работы. выполнение после того, как обработчик прерывания был выполнен.На x86 используется IRET для возврата из обработчика прерывания. IRET похож на RET, за исключением того, что IRET увеличивает ESP на дополнительные четыре байта (из-за флагов в стеке) и перемещает сохраненные флаги в регистре EFLAGS.

Для возобновления выполнения после прерывания используется следующая последовательность (x86):

  • введите код ошибки (в случае прерывания)
  • вызов IRET
    • извлекает значения из стека и восстанавливает следующий регистр: CS, EIP, EFLAGS
    • , если измененный уровень привилегий возвращает к старому стеку и старому уровню привилегий

Проверка обработки прерываний x86

 

Тест: обработка прерываний x86

Следующие команды gdb используются для определения обработчика исключение системного вызова на основе int80.Выберите и упорядочите команды или вывод команд в правильном порядке.

 (пусто *) 0xc15de780 

установить $idtr_addr=($idtr_entry>>48<<16)|($idtr_entry&0xffff)

распечатать (void*)$idtr_addr

установить $idtr = 0xff800000

(пусто *) 0xc15de874 

установить $idtr = 0xff801000

установить $idtr_entry = *(uint64_t*)($idtr + 8 * 128)

отслеживать информационные регистры
 

Обработка прерываний в Linux

В Linux обработка прерываний выполняется в три этапа: критический, немедленный и отложено.

На первом этапе ядро ​​запустит общий обработчик прерываний, который определяет номер прерывания, обработчик прерывания для данного конкретного прерывание и контроллер прерываний. На данный момент любое время критично действия также будут выполнены (например, подтверждение прерывания в момент прерывания). уровень контроллера). Локальные прерывания процессора отключены на время этой фазе и по-прежнему отключены на следующей фазе.

На втором этапе все обработчики драйверов устройств, связанные с этим прерывание будет выполнено.В конце этой фазы контроллер прерываний Метод «конец прерывания» вызывается, чтобы позволить контроллеру прерывания подтвердить это прерывание. При этом прерывания локального процессора разрешены. точка.

Примечание

Возможно, что одно прерывание связано с несколькими устройств, и в этом случае говорят, что прерывание общий. Обычно при использовании общих прерываний это ответственность драйвера устройства за определение того, прерывание является целью для его устройства или нет.

Наконец, в последней фазе обработки прерывания контекст прерывания откладывается действия будут выполняться. Их также иногда называют «нижней половиной» прерывание (верхняя половина является частью обработки прерывания, которая запускается с отключенными прерываниями). В этот момент прерывания разрешены на локальном процессор.

 

Вложенные прерывания и исключения

Раньше Linux поддерживал вложенные прерывания, но через какое-то время это было удалено. назад, чтобы избежать все более сложных решений для стека проблемы переполнения — разрешить только один уровень вложенности, разрешить несколько уровни вложенности до определенной глубины стека ядра и т.д.

Однако по-прежнему возможна вложенность между исключениями и прерывания, но правила достаточно строгие:

  • исключение (например, ошибка страницы, системный вызов) не может вытеснить прерывание; если это происходит, это считается ошибкой
  • прерывание может вытеснить исключение
  • прерывание не может вытеснить другое прерывание (раньше это было возможно)

На приведенной ниже диаграмме показаны возможные сценарии вложения:

 

Контекст прерывания

Во время обработки прерывания (с момента перехода ЦП к прерыванию обработчик, пока обработчик прерывания не вернется — e.г. выдается ИРЭТ) сказано этот код работает в «контексте прерывания».

Код, работающий в контексте прерывания, имеет следующие свойства:

  • запускается в результате IRQ (не исключения)
  • нет четко определенного связанного контекста процесса
  • не разрешено запускать переключение контекста (нет режима ожидания, расписания или доступа к пользовательской памяти)

Отложенные действия

Отложенные действия используются для запуска функций обратного вызова в более позднее время.Если отложенные действия, запланированные обработчиком прерывания, соответствующий обратный вызов функция запустится после завершения обработчика прерывания.

Существует две большие категории отложенных действий: те, которые выполняются в контекст прерывания и те, которые выполняются в контексте процесса.

Цель отложенных действий контекста прерывания состоит в том, чтобы не делать слишком много работать в функции обработчика прерываний. Работает слишком долго с прерываниями отключено может иметь нежелательные эффекты, такие как увеличение задержки или плохая работа системы. производительность из-за отсутствия других прерываний (например,г. отбрасывание сетевых пакетов потому что ЦП не отреагировал вовремя на удаление пакетов из очереди из сети интерфейс и буфер сетевой карты заполнен).

Отложенные действия имеют API для: инициализации экземпляра, активации или расписание действие и маска/отключение и снятие маски/включение выполнение функции обратного вызова. Последний используется для целей синхронизации между функция обратного вызова и другие контексты.

Обычно драйвер устройства инициализирует отложенное действие структуру во время инициализации экземпляра устройства и активирует / запланировать отложенное действие от обработчика прерывания.

Мягкие IRQ

Мягкие IRQ — это термин, используемый для низкоуровневого механизма, который реализует отложенное прерывание. работать из обработчиков прерываний, но все еще работает в контексте прерывания.

Программные API IRQ:

  • инициализация: open_softirq()
  • активация: поднять_softirq()
  • маскирование: local_bh_disable() , local_bh_enable()

После активации функция обратного вызова do_softirq() запускается либо:

  • после обработчика прерывания или
  • из потока ядра ksoftirqd

Поскольку отложенные прерывания могут перепланировать себя или могут возникнуть другие прерывания, которые перепланирует их, они потенциально могут привести к (временному) голоданию процесса, если чеки не ставятся.В настоящее время ядро ​​Linux не позволяет выполнение программных прерываний в течение более MAX_SOFTIRQ_TIME или изменение расписания для более MAX_SOFTIRQ_RESTART раз подряд.

Как только эти ограничения достигнуты, специальный поток ядра ksoftirqd пробуждается. и все остальные ожидающие прерывания будут запускаться из контекста этого поток ядра.

Использование программных прерываний ограничено, они используются несколькими подсистемами, которые низкие требования к задержке и высокая частота:

 /* ПОЖАЛУЙСТА, избегайте выделения новых отложенных прерываний, если вам нужно не _действительно_ высокое
   частотное планирование заданий.Почти для всех целей
   тасклетов более чем достаточно. Ф.э. все серийные устройства BH и т. д.
   др. должны быть преобразованы в тасклеты, а не в программные прерывания.
*/

перечисление
{
  HI_SOFTIRQ=0,
  TIMER_SOFTIRQ,
  NET_TX_SOFTIRQ,
  NET_RX_SOFTIRQ,
  BLOCK_SOFTIRQ,
  IRQ_POLL_SOFTIRQ,
  TASKLET_SOFTIRQ,
  SCHED_SOFTIRQ,
  HRTIMER_SOFTIRQ,
  RCU_SOFTIRQ, /* Предпочтительный RCU всегда должен быть последним программным прерыванием */

  NR_SOFTIRQS
};
 

Пример лавинной рассылки пакетов

Следующий скринкаст покажет, что происходит, когда мы заливаем система с большим количеством пакетов.Поскольку по крайней мере часть обработка пакетов происходит в softirq, мы должны ожидать, что ЦП проводят большую часть времени, выполняя отложенные прерывания, но большую часть этого должно быть в контексте потока ksoftirqd .

 

Тасклеты

Тасклеты — это динамический тип (не ограниченный фиксированным количеством) отложенная работа, работающая в контексте прерывания.

API тасклетов:

  • инициализация: tasklet_init()
  • активация: tasklet_schedule()
  • маскирование: tasklet_disable() , tasklet_enable()

Тасклеты реализованы поверх двух выделенных программных прерываний: TASKLET_SOFITIRQ и HI_SOFTIRQ

Тасклеты также сериализуются, т.е.е. один и тот же тасклет может выполняться только на одном процессоре.

Рабочие очереди

Рабочие очереди — это тип отложенной работы, которая выполняется в контексте процесса.

Они реализованы поверх потоков ядра.

API рабочих очередей:

  • инициализация: INIT_WORK
  • активация: schedule_work()

Таймеры

Таймеры реализованы поверх TIMER_SOFTIRQ

API таймера

:

  • инициализация: setup_timer()
  • активация: mod_timer()

Сводка отложенных действий

Вот шпаргалка, в которой суммируются отложенные действия Linux:

  • softIRQ
    • работает в контексте прерывания
    • статически выделенный
    • один и тот же обработчик может работать параллельно на нескольких ядрах
  • тасклет
    • работает в контексте прерывания
    • может быть динамически выделен
    • запуски одного и того же обработчика сериализуются
  • рабочих очередей
Тест

: обработка прерываний Linux

Какая из следующих фаз обработки прерывания выполняется с прерывания отключены на уровне процессора?

  • Критический
  • Немедленно
  • Отложенный

%PDF-1.6 % 608 0 объект > эндообъект внешняя ссылка 608 94 0000000016 00000 н 0000002728 00000 н 0000002863 00000 н 0000002990 00000 н 0000003026 00000 н 0000003380 00000 н 0000003447 00000 н 0000003598 00000 н 0000003751 00000 н 0000003901 00000 н 0000004051 00000 н 0000004202 00000 н 0000004354 00000 н 0000004500 00000 н 0000004641 00000 н 0000005020 00000 н 0000005398 00000 н 0000006536 00000 н 0000008320 00000 н 0000010161 00000 н 0000011968 00000 н 0000013688 00000 н 0000015577 00000 н 0000017557 00000 н 0000019409 00000 н 0000045877 00000 н 0000045974 00000 н 0000046203 00000 н 0000046682 00000 н 0000081871 00000 н 0000081969 00000 н 0000082193 00000 н 0000082738 00000 н 0000082810 00000 н 0000082942 00000 н 0000083122 00000 н 0000083362 00000 н 0000083655 00000 н 0000083963 00000 н 0000084221 00000 н 0000084368 00000 н 0000084532 00000 н 0000084723 00000 н 0000084921 00000 н 0000085126 00000 н 0000085281 00000 н 0000085453 00000 н 0000085636 00000 н 0000085831 00000 н 0000085995 00000 н 0000086162 00000 н 0000086326 00000 н 0000086496 00000 н 0000086635 00000 н 0000086846 00000 н 0000087058 00000 н 0000087280 00000 н 0000087502 00000 н 0000087719 00000 н 0000087936 00000 н 0000088157 00000 н 0000088377 00000 н 0000088597 00000 н 0000088818 00000 н 0000089034 00000 н 0000089257 00000 н 0000089479 00000 н 0000089698 00000 н 0000089927 00000 н 00000 00000 н 00000

00000 н 00000 00000 н 00000 00000 н 0000091032 00000 н 0000091252 00000 н 0000091480 00000 н 0000091716 00000 н 0000091951 00000 н 0000092185 00000 н 0000092414 00000 н 0000092653 00000 н 0000092893 00000 н 0000093048 00000 н 0000093217 00000 н 0000093389 00000 н 0000093568 00000 н 0000093716 00000 н 0000093872 00000 н 0000094024 00000 н 0000094196 00000 н 0000094374 00000 н 0000094522 00000 н 0000094678 00000 н 0000002223 00000 н трейлер ]>> startxref 0 %%EOF 701 0 объект >поток ‘-Yt7:xM’rԙp|6ox1d(ȩT /’7=ʁe5qppo?.: Q 1 —& o?ڮtS,йLyXIh}*3*s»|vS1#UT3

Что такое процесс «Системные прерывания» на моем ПК? — Исправлена ​​высокая загрузка ЦП

В диспетчере задач Windows 10 вы найдете множество процессов и служб Windows, о которых обычные пользователи не знают. Изучение каждого процесса в Windows — непростая задача, и вы не можете знать все тонкости всего, чем пользуетесь. Одним из таких процессов в Windows, о котором большинство пользователей могут не знать, являются системные прерывания.

Кроме того, если вы хотите узнать больше о некоторых других процессах в Windows и их функциях, обязательно прочитайте наши статьи о других процессах Windows, таких как SvcHost и DWM.

Что такое системные прерывания в Windows 10?

В Windows 10 системные прерывания не имеют большого отношения к тому, что вы делаете, и к используемым приложениям. Он указан как процесс Windows, но системные прерывания — это просто представление, показывающее, что какой-то аппаратный или программный компонент отправил сигнал прерывания на ЦП, и ресурсы потребляются.

Теперь вопрос, который сразу же возникает у нас в голове: что такое прерывания?

Прерывания подобны сообщениям, отправляемым ЦП в случае, если какая-либо проблема, связанная с оборудованием или программным обеспечением, требует немедленного вмешательства ЦП.После получения прерывания ЦП приостанавливает свою текущую работу и выполняет требования прерывания, используя функцию, называемую обработчиком прерывания. Затем он снова возобновляет работу.

Может показаться, что прерывания — это не так уж плохо. Они используются для исправления ошибок или выполнения таких простых действий, как считывание нажатия клавиши или движения мыши. Да, вы можете печатать на своем компьютере, потому что при нажатии клавиши происходит прерывание. Когда ЦП получает сигнал, он просит операционную систему записать его.Благодаря прерываниям современные компьютеры могут работать в многозадачном режиме.

Все это происходит в мгновение ока. Кроме того, нет одного или двух прерываний; Есть много. Вот почему ЦП должен отдавать им приоритет. Аппаратные прерывания обычно имеют более высокий приоритет, чем другие.

В общих случаях процесс системных прерываний показывает менее 1% использования ЦП в диспетчере задач. В зависимости от ситуации, иногда она может составлять от 5 % до 10 %. Но если больше, то нужно решать какую-то проблему.

Системные прерывания Высокая загрузка ЦП

Как и в случае со многими процессами Windows, процесс системных прерываний также является известной причиной высокой загрузки ЦП на компьютерах с Windows. Теперь, когда вы знаете, что прерывания используются различными аппаратными и программными компонентами, вы можете попробовать разные способы решения проблемы:

1. Пробовали ли вы выключить и снова включить компьютер?

Возможно, вы слышали фразу «ИТ-поддержка здесь, вы пробовали выключить и снова включить?» Хотя большинство людей шутят об этом, иногда быстрый перезапуск может решить множество основных проблем, даже тех, о которых вы не подозреваете.

Каждый пользователь Windows знает о важности функции перезагрузки при устранении различных проблем на своем компьютере. Перезагрузите компьютер, чтобы увидеть, снижается ли высокая загрузка ЦП системными прерываниями в диспетчере задач.

2. Отключите подключенные периферийные устройства

К вашему компьютеру подключено много периферийных устройств, которые вы не используете, например внешняя мышь, клавиатура, жесткий диск и т. д.? Вы можете удалить эти устройства. Если они вызывают проблему с высокой загрузкой ЦП, их отключение, безусловно, будет иметь значение.

3. Обновите драйверы устройств и Windows

Убедитесь, что драйверы для всех внешних периферийных устройств или внутренних компонентов обновлены, и у вас установлено последнее обновление Windows.

Чтобы проверить наличие новых обновлений Windows, перейдите в Настройки -> Обновления -> и Проверить наличие новых обновлений .

Поврежденные драйверы устройств могут быть виновниками того, что система прерывает процесс с высокой загрузкой ЦП. Если ваши драйверы уже обновлены, рассмотрите возможность их отката, чтобы устранить проблему.

Чтобы обновить или удалить обновления драйверов, в строке поиска меню «Пуск» введите Диспетчер устройств и щелкните первый результат поиска. Теперь в диспетчере устройств щелкните правой кнопкой мыши каждый драйвер и выберите параметр Обновить драйвер .

4. Отключить быстрый запуск

Известно, что параметр быстрого запуска в Windows вызывает множество проблем на ПК с Windows. Во-первых, опция «Быстрый запуск» переводит компьютер в режим глубокого сна, чтобы при следующем включении он загружался быстрее.Итак, , если он такой хороший, зачем отключать его , спросите вы?

Некоторые причины не удалось понять в этой статье, но дайте нам знать, если вы хотите прочитать отдельную статью.

Чтобы отключить быстрый запуск, откройте Панель управления -> Перейдите к Оборудование и звук -> Измените назначение кнопок питания -> Снимите флажок Включить быстрый запуск .

5. Отключить внутренние компоненты

Вы можете отключить менее важные внутренние компоненты, такие как дисковод, сетевой адаптер, звуковая карта и т. д.когда вы их не используете. Иногда это тоже может помочь. Для этого откройте Диспетчер устройств в Windows 10. Щелкните компонент правой кнопкой мыши и выберите Отключить устройство.

6. Сброс настроек BIOS/UEFI, обновление BIOS

BIOS или UEFI — это микропрограмма на вашем компьютере, которая активируется при нажатии кнопки питания. Он проверяет, все ли компоненты в порядке, а затем запускает процесс загрузки ОС. Возможно, вы используете более старую версию BIOS, которая имеет проблемы совместимости с операционной системой.

Вы можете попробовать сбросить настройки BIOS (нажмите F2 при загрузке, чтобы открыть настройки BIOS), чтобы увидеть, исчезнет ли проблема высокой загрузки ЦП. Кроме того, если для вашего ПК доступно обновление прошивки, рассмотрите возможность его перепрошивки.

Производители Dell, HP, Lenovo и др. предоставляют утилиты для обновления BIOS, делающие процесс обновления более комфортным. В противном случае вы можете обратиться к документации вашего ПК.

Имейте в виду, что установка неправильного обновления BIOS может нанести непоправимый ущерб вашему ПК.Так что действуйте с осторожностью.

7. Отнесите компьютер в авторизованный сервисный центр

Если вы перепробовали все, но ничего не помогло, отнесите свой компьютер в авторизованный сервисный центр, поскольку они могут определить основную причину.

Тем не менее, мы не рекомендуем сервисные центры, так как большинство из них берут большие деньги, и ваша проблема может так и не решиться.

Вы также можете попробовать переустановить Windows 10 в крайнем случае, чтобы увидеть, исчезнет ли проблема с высокой загрузкой ЦП.

Является ли системное прерывание вирусом?

Нет, это не так. Скорее, это важный компонент Windows, который так дорог ОС. Вы даже не можете отключить процесс системных прерываний из диспетчера задач. Тем не менее, если вы настроены скептически, вы можете запустить полное сканирование системы с помощью встроенного Защитника Windows или какого-либо стороннего антивируса.

Итак, это был краткий рассказ о том, что такое системные прерывания в Windows 10. Если вам есть, что добавить, пишите свои мысли в комментариях.

AKV Inc. выпускает систему прерывания стартера для вертолетов Robinson

Вертикальный журнал | 4 ноября 2021 г.

Расчетное время чтения 4 минуты 8 секунд.

Компания AKV, Inc., расположенная в Камарильо, Калифорния, получила одобрение регулирующих органов на систему прерывания стартера, которая предотвращает превышение скорости двигателя любого вертолета Robinson во время запуска с земли.

AKV Inc. заявила, что ее новый стартовый комплект прерывателя Robinson Helicopter прост в установке и весит менее одного фунта.AKV Inc. Фото

«Раньше я преподавал в школе Робинзонов и всегда знал, что студенты превышают скорость двигателя при запуске, — сказал Джонатан Ганн, президент AKV, Inc. — Это распространенная проблема во всем мире, и это существует и по сей день — студенты отвлекаются, и даже частные пилоты или коммерческие пилоты, если вы прыгаете между вертолетами, вы отвлекаетесь — вы забываете проверить, закрыт ли дроссель, и вы запускаете двигатель без нагрузки на него и проходит через крышу.

Чтобы решить эту проблему, компания Gunn разработала комплект прерывателя стартера для вертолета Robinson (RHSI), который представляет собой престартовый блокатор только на земле. Если у пилота открыта дроссельная заслонка, система не позволит дрону включить стартер.

Правильная работа системы на автомобилях R22, R44 и R66 подтверждается желтым контрольным индикатором до и после запуска двигателя. После завершения запуска комплект прерывания стартера автоматически обесточивается, чтобы не влиять на перезапуск двигателей в полете.

«Преимущество этой системы заключается не только в предотвращении фактического превышения скорости двигателя при запуске, но и в том, что эта возможность приносит спокойствие владельцу/оператору», — сказал Кен Оби, владелец Orbic Helicopters. «Эта система очень проста и работает идеально».

Система адаптирована для всей продуктовой линейки Robinson, а в R66 помимо дроссельной заслонки она также контролирует отсечку топлива.

«Причина, по которой я добавил отсечку топлива как часть схемы, заключается в том, что многие пилоты переходят с [R44] Raven I или Cadet на 66, а ручка отсечки топлива на панели идентична по форме. и смотри — один ты должен пропустить, а другой вставить, прежде чем начать, — сказал Ганн.«Вы можете довольно быстро запустить 66, если забудете, в чем сидите».

Ганн сказал, что предварительно собранный комплект «прост в установке». Он весит менее одного фунта и доступен по цене менее 3500 долларов.

Система получила одобрение регулирующих органов США, и вскоре ожидается сертификация EASA.

AKV в настоящее время поставляет комплекты для линейки R44 (Raven I, Cadet и Raven II), а комплекты для R22 появятся через несколько месяцев, а затем для R66.

В чем разница между системным вызовом и прерыванием

Основное отличие между системным вызовом и прерыванием заключается в том, что системный вызов — это метод, который позволяет программе запрашивать службы у ядра, а прерывание — это событие, которое указывает ЦП на немедленное выполнение определенной задачи.

Операционная система работает как интерфейс между пользователем и оборудованием. Более того, ядром операционной системы является ядро. Он выполняет различные задачи, такие как управление процессами, обработка файлов, управление аппаратными устройствами, обеспечение безопасности системы и многие другие задачи. Системный вызов и прерывание — это два термина, относящиеся к операционной системе.

Ключевые сферы деятельности

1. Что такое системный вызов
     – определение, функциональность
2.Что такое прерывание
— определение, функциональность
3. Отношения между системным вызовом и прерыванием
— Схема соотношения
4. Разница между системным вызовом и прерыванием
— Сравнение ключевых отличий

Ключевые термины

ЦП, Аппаратное прерывание, Прерывание, Ядро, Программное прерывание, Системный вызов

Что такое системный вызов

В компьютере есть два режима: пользовательский режим и режим ядра.Большинство программ операционной системы выполняются в пользовательском режиме. Когда программа выполняется в пользовательском режиме и ей требуется доступ к оперативной памяти или аппаратным ресурсам, она запрашивает ресурсы у ядра с помощью системного вызова. Когда программа выполняет системный вызов, режим изменяется с пользовательского на режим ядра. После выполнения задачи режим меняется с режима ядра обратно на пользовательский режим. Мы также называем это переключением контекста изменения режима.

Обычно системные вызовы могут возникать при создании, открытии, закрытии и удалении файлов, создании новых процессов и управлении ими, установлении соединения в сети для отправки и получения пакетов и запроса доступа к аппаратным устройствам.

Что такое прерывание

Прерывание — это событие, которое уведомляет ЦП о необходимости предпринять немедленные действия. Это вызвано компонентами, отличными от процессора. Новейшие компьютеры немедленно реагируют на прерывания. Кроме того, существует два типа прерываний: аппаратные и программные прерывания.

Аппаратные устройства создают аппаратные прерывания. Жесткий диск, сетевые устройства, таймеры, устройства ввода, такие как мышь и клавиатура, могут вызывать аппаратные прерывания. Кроме того, каждое аппаратное прерывание связано с номером прерывания.Число указывает ЦП на устройство, которое вызывает прерывание.

Существует два типа аппаратных прерываний:

Маскируемые прерывания — ЦП может задерживать эти прерывания, когда он получает прерывания с более высоким приоритетом.

Немаскируемые прерывания — ЦП не может задерживать эти прерывания и должен немедленно их учитывать.

Более того, программное прерывание вызвано выполняющейся программой. Это также помогает взаимодействовать с ядром для вызова системных вызовов.

При возникновении прерывания ЦП приостанавливает выполнение текущей программы и выполняет соответствующую процедуру обработки прерываний (ISR). ISR состоит из кода, определяющего задачи, которые должны выполняться при возникновении прерывания. После обработки прерывания ЦП выполняет обычные программы.

Связь между системным вызовом и прерыванием

  • Программное прерывание облегчает связь с ядром для вызова системного вызова.

Разница между системным вызовом и прерыванием

Определение

Системный вызов — это программный способ, с помощью которого компьютерная программа запрашивает службу у ядра операционной системы, в которой она выполняется, в то время как прерывание — это событие, которое инициируется внешними компонентами, предупреждающими ЦП о выполнении определенного действия.Таким образом, в этом основное отличие системного вызова от прерывания.

Использование

Кроме того, системный вызов позволяет программе взаимодействовать с ядром для доступа к ресурсу, такому как память или аппаратное устройство, в то время как прерывание указывает ЦП приостановить выполнение текущих программ и выполнить какое-либо немедленное действие. Следовательно, это также важное различие между системным вызовом и прерыванием.

Заключение

Системный вызов и прерывание — две важные концепции, связанные с операционной системой.Вкратце, основное различие между системным вызовом и прерыванием заключается в том, что системный вызов — это метод, который позволяет программе запрашивать службы у ядра, а прерывание — это событие, которое указывает ЦП на немедленное выполнение определенной задачи.

Каталожные номера:

1. «Прерывание». Определение прерывания доступно здесь.
2. «Введение в системные вызовы». Studytonight, доступно здесь.

Изображение предоставлено:

1 «Интерфейс системного вызова» По интерфейсу системного вызова — (CC BY-SA 4.0) через Commons Wikimedia
2. «Путь прерываний от оборудования к PIC и ЦП» Автор Jfmantis — собственная работа (CC BY-SA 3.0) через Commons Wikimedia

20.2: Типы и уровни прерываний

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  1. Типы прерываний
  2. Уровни привилегий

Прерывания имеют различные типы и связанные с ними привилегии.В следующих разделах дается объяснение типов и привилегий. Прерванные процессы могут выполняться с более низким уровнем привилегий, чем код обработки прерывания. Чтобы прерывания были эффективными, ОС должна безопасно и быстро обрабатывать это повышение и деэскалацию привилегий.

Типы прерываний

Два разных типа или вида прерываний:

  • Маскируемые прерывания
  • Немаскируемые прерывания

Маскируемые прерывания обычно выдаются устройствами ввода-вывода.Как следует из названия «маскируемый», маскируемые прерывания можно игнорировать или маскировать в течение короткого периода времени. Это позволяет задержать обработку связанного прерывания.

Немаскируемые прерывания (NMI) должны обрабатываться немедленно. Это включает в себя некоторые функции ОС и критические неисправности, такие как аппаратные сбои. Немаскируемые прерывания всегда обрабатываются ЦП.

Уровни привилегий

Уровни привилегий относятся к уровню привилегий, на котором выполняется код прерывания.Это может быть более высокий уровень привилегий, чем выполняется прерванный код. Процессор выполняет код на одном из четырех уровней привилегий следующим образом:

Уровень

Описание

Уровень 0

Полный доступ ко всем аппаратным ресурсам (без ограничений).Используется только функциями ОС самого низкого уровня.

Уровень 1

Несколько ограничен доступ к аппаратным ресурсам. Используется библиотечными подпрограммами и программным обеспечением, взаимодействующим с оборудованием.

Уровень 2

Более ограниченный доступ к аппаратным ресурсам.Используется библиотечными подпрограммами и программным обеспечением, которое имеет ограниченный доступ к некоторому оборудованию.

Уровень 3

Нет прямого доступа к аппаратным ресурсам. На этом уровне выполняются прикладные программы.

Если прикладная программа, выполняющаяся на уровне 3, прерывается аппаратным прерыванием от клавиатуры, обработчик прерывания от клавиатуры должен выполняться на уровне 0.

На следующей диаграмме показано соотношение уровней.

Механизм обработки прерываний операционной системы будет обрабатывать это повышение привилегий и восстановление безопасным образом. Это требует, чтобы источник прерывания и привилегии были проверены как часть механизма обработки прерывания.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *