ما هي مقاطعة النظام؟

على الرغم من أن بعض أجهزة الكمبيوتر ، مثل تلك التي تشغل فرن التحميص الخاص بك ، تؤدي مهمة واحدة في كل مرة ، إلا أن أجهزة الكمبيوتر المكتبية والهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المركزية لديها العديد من العمليات التي تعمل في وقت واحد. يدير الكمبيوتر ذلك من خلال مقاطعات النظام ، وهي آلية يتم من خلالها منح أحد البرامج الأولوية بشكل مؤقت على البرامج الأخرى. تسمح وحدة المعالجة المركزية بأنواع مختلفة من المقاطعات بناءً على تسلسل هرمي للمهام محدد مسبقًا.

يحتوي الكمبيوتر الشخصي أو الهاتف الذكي أو الخادم الحديث على العديد من البرامج في الذاكرة ، على الرغم من أن وحدة المعالجة المركزية لا تعمل إلا في القليل من الوقت في أي لحظة ؛ معظمهم عاطلون. تتضمن البرامج تطبيقات مثل معالج النصوص وجداول البيانات والبريد الإلكتروني ووظائف المرافق مثل أجهزة مراقبة الذاكرة والملفات المؤقتة للطباعة والبرامج التي تدير بطاقة شبكة الكمبيوتر ولوحة المفاتيح و مكبرات الصوت. عندما يحتاج برنامج مهم إلى خدمة ، فإنه يصدر مقاطعة لوحدة المعالجة المركزية ، مما يوقف العمل الآخر قيد التقدم لرعاية المهمة الملحة. تخدم وحدة المعالجة المركزية المقاطعة فقط إذا كانت لها الأولوية على المهام الأخرى.

تصدر محركات الأقراص الثابتة وبطاقات الشبكة والطابعات والأجهزة الأخرى مقاطعات للأجهزة لجذب انتباه وحدة المعالجة المركزية. على سبيل المثال ، يطلب البرنامج بيانات من القرص الصلب ؛ على الرغم من أن هذه المهمة تستغرق حوالي 10 مللي ثانية ، إلا أن هذا وقت طويل لوحدة المعالجة المركزية ، التي تقوم بعمل آخر أثناء هذه الفترة. عندما يعثر محرك الأقراص الثابتة على البيانات ، فإنه يصدر مقاطعة للأجهزة ، ويطلب من وحدة المعالجة المركزية إيقاف ما تقوم به مؤقتًا وتسليم البيانات إلى البرنامج المطلوب.

تصدر البرامج مقاطعات برمجية للتعامل مع الطلبات الخاصة من خلال نظام تشغيل الكمبيوتر. على سبيل المثال ، في معالج النصوص الخاص بك ، تريد لصق التاريخ في عنوان الصفحة. يُصدر معالج الكلمات مقاطعة البرنامج ، ويطلب التاريخ من Microsoft Windows. ينتظر معالج الكلمات لفترة وجيزة بينما يقوم Windows باسترداد التاريخ من تقويم النظام. عندما يكون التاريخ جاهزًا ، يعيد Windows التحكم إلى معالج النصوص. مقاطعات البرامج لها أولوية منخفضة نسبيًا. إذا تلقت وحدة المعالجة المركزية ، أثناء الحصول على التاريخ ، طلبًا من محرك الأقراص الثابتة ، فإن خدمات وحدة المعالجة المركزية (CPU) تقوم بمقاطعة محرك الأقراص الثابتة أولاً ، ثم تنتهي من استرداد التاريخ.

يحتفظ نظام التشغيل بالعديد من المقاطعات ذات الأولوية العالية جدًا لحالات الطوارئ. على سبيل المثال ، تصبح بيانات البرنامج تالفة ، مما يؤدي إلى تعطلها. يصدر نظام التشغيل فخ وحدة المعالجة المركزية الذي يوقف البرنامج ويعرض رسالة تحذير على الشاشة ، لإعلامك بما حدث. في الحالات الأكثر خطورة ، يتسبب نظام التشغيل نفسه في حدوث مشكلة خطيرة. يصدر فخًا آخر لوحدة المعالجة المركزية يعرض رسالة تشخيصية ويوقف كل المعالجة.