INTERRUPCIONES DEL PROCESADOR
1.-INTRODUCCION Inte Interr rrup upci ción ón es una una seña señall reci recibid bida a por por el procesador de un ordenador , indicando que debe "interrumpir" el curso de ejecución actual y pasar a ejecutar código específico para tratar esta situación. Una interrupción supone la ejecución temporaria de un programa, para pasar a ejecutar una "subrutina de servicio de interrupción", que pertenece al BIOS (Basic Input Output System). Las interru interrupci pcion ones es surgen surgen de las neces necesida idades des que que tienen tienen los dispositivos periféricos de enviar enviar inform informaci ación ón al proces procesado adorr princi principal pal de un sistem sistema a de computación. La primera técnica que se empleó fue que el propio procesador se encargara de sondear el dispositivo cada cierto tiempo para averiguar si tenía tenía pendie pendiente nte algun alguna a comun comunica icació ción n para para él. Este Este métod método o presen presentab taba a el inconveniente de ser muy ineficiente, ya que el procesador constantemente consumía tiempo en realizar todas las instrucciones de sondeo. El mecanismo de interrupciones fue la solución que permitió al procesador dese esenten ntende ders rse e de esta esta probl roblem emát átic ica, a, y deleg elegar ar en el disp isposit ositiv ivo o la responsabilidad de comunicarse con el procesador cuando lo necesitaba. El procesador, en este caso, no sondea a ningún dispositivo, sino que queda a la espera de que estos le avisen cuando tengan algo que comunicarle
2.- ¿COMO ACTUAN LAS INTERRUPCIONES? Cada dispositivo que desea comunicarse con el procesador por interrupciones debe tener asignada una línea única capaz de avisar a éste de que le requiere para una operación. Esta línea es la llamada IRQ ("Interrupt ReQuest", petición de interrupción). Las IRQ son líneas que llegan al controlador de interrupciones, un componente hardware dedi dedica cado do a la gest gestió ión n de las las inter interru rupc pcio ione nes, s, y que que pued puede e esta estar r integrado en el procesador principal o ser un circuito separado conectado al proces procesado adorr princi principal pal.. El contro controlad lador or de interr interrupc upcion iones es debe debe ser ser capaz capaz de habilit habilitar ar o inhibir inhibir líneas líneas de interru interrupci pción ón (opera (operació ción n llamad llamada a comúnm comúnment ente e enmascarar por la utilización de una máscara), máscara), y establecer prioridades entre las distintas interrupciones habilitadas. Cuando varias líneas de petición de interrupción se activan a la vez, el controlador de interrupciones utilizará estas prioridades para escoger la interrupción sobre la que informará al procesador 1
principal. Sin embargo hay interrupciones que no se pueden enmascarar o deshabilitar, las conocidas como interrupciones no enmascarables o NMI. Pasos para el procesamiento de una IRQ: 1) Terminar la ejecución de la instrucción máquina en curso. 2) Salva el valor de contador de programa, IP, en la pila, de manera que en la CPU, al terminar el proceso, pueda seguir ejecutando el programa a partir de la última instrucción. 3) La CPU salta a la dirección donde está almacenada la rutina de servicio de interrupción (ISR, Interrupt Service Routine) y ejecuta esa rutina que tiene como objetivo atender al dispositivo que generó la interrupción. 4) Una vez que la rutina de la interrupción termina, el procesador restaura el estado que había guardado en la pila en el paso 2 y retorna al programa que se estaba usando anteriormente.
3.-TIPOS DE INTERRUPCIONES En este subapartado vamos a hacer una clasificación de las distintas clases de interrupciones que nos podemos encontrar atendiendo a la fuente que las produce. Por un lado distinguiremos si se producen por causas internas o externas al procesador y remarcaremos que este hecho está íntimamente ligado con que las interrupciones sean síncronas o asíncronas:
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Interrupciones hardware: Estas son asíncronas a la ejecución del procesador, es decir, se pueden producir en cualquier momento independientemente de lo que esté haciendo la CPU en ese momento. Las causas que lo producen son externas al procesador y a menudo suelen estar ligadas con distintos dispositivos de E/S.
Interrupciones software o excepciones : Son aquellas que se producen de forma síncrona a la ejecución del procesador y por tanto podrían predecirse si se analiza con detenimiento la traza del programa que en ese momento estaba siendo ejecutado en la CPU. Normalmente las causas de estas interrupciones suelen ser realizaciones de operaciones no permitidas tales como la división por 0, el desbordamiento, el acceso a una posición de memoria no permitida, etc.
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Trampas: A menudo se tiende a confundir las interrupciones software y las trampas, ya que su naturaleza es bastante similar. Sin embargo las excepciones se producen al realizar una operación no permitida por lo que de algún modo podemos decir que no es controlada directamente por el programador si no que, por un fallo al programar, se producen. No obstante las trampas si que son provocadas por el programador, para provocar una trampa existen distintas instrucciones en el repertorio máquina que permiten al programador producir una interrupción al ejecutar dicha instrucción. Suelen tener nemotécnicos tales como INT. Suelen ser de vital importancia ya que a partir de las trampas se pueden pedir al SO que realice determinadas funciones, para ello, en DOS se realiza la instrucción INT 0x21 y en Unix se utiliza INT 0x80.
4.-SISTEMAS DE PRIORIDAD Existen varias alternativas que consideramos a continuación:
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Interrupciones simultáneas: No tienen porque ocurrir de manera simultánea si no que se refiere a que en un momento dado puede haber varias interrupciones activas. Interrupciones anidadas: Mientras se está procesando una determinada rutina de servicio de interrupción sucede otra señal de interrupción. Inhibición de interrupciones: Se deshabilitan las interrupciones mientras se está tratando una.
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