Mis on süsteemikatkestused?

Kuigi mõned arvutid, näiteks rösterahjuga töötav arvuti, täidavad korraga ühte ülesannet, töötab lauaarvutites, nutitelefonides ja suurarvutites mitu protsessi korraga. Arvuti haldab seda süsteemikatkestuste kaudu – mehhanismi abil, mille abil üks programm ajutiselt eelistab teisi. Keskprotsessor võimaldab etteantud ülesannete hierarhia alusel mitmesuguseid katkestusi.

Kaasaegne arvuti, nutitelefon või server mahutab mällu mitu programmi, kuigi CPU töötab igal hetkel vaid käputäis; enamus on jõude. Programmid hõlmavad selliseid rakendusi nagu tekstitöötlus, arvutustabel ja e-post, utiliidifunktsioone, nagu mälumonitorid ja prindispoolerid ning programmid, mis haldavad teie arvuti võrgukaarti, klaviatuuri ja kõlarid. Kui oluline programm vajab teenust, väljastab see CPU-le katkestuse, mis peatab muud pooleliolevat tööd, et täita kiireloomulist ülesannet. CPU teenindab katkestust ainult siis, kui sellel on teiste ülesannete ees prioriteet.

Kõvakettad, võrgukaardid, printerid ja muud seadmed tekitavad protsessori tähelepanu tõmbamiseks riistvarakatkestusi. Näiteks küsib programm andmeid kõvakettalt; kuigi see ülesanne võtab aega umbes 10 millisekundit, on see protsessori jaoks pikk, mis vahepeal muud tööd teeb. Kui kõvaketas andmed leiab, väljastab see riistvarakatkestuse, käsitades CPU-l ajutiselt oma tegevuse lõpetada ja edastada andmed taotlevale programmile.

Programmid väljastavad tarkvarakatkestused, et käsitleda eripäringuid arvuti operatsioonisüsteemi kaudu. Näiteks soovite oma tekstitöötlusprogrammis kuupäeva lehe päisesse kleepida. Tekstitöötlusprogramm väljastab tarkvarakatkestuse, küsides Microsoft Windowsilt kuupäeva. Tekstitöötlusprogramm ootab korraks, kuni Windows leiab süsteemikalendrist kuupäeva. Kui kuupäev on valmis, tagastab Windows juhtimise tekstitöötlusprogrammile. Tarkvara katkestustel on suhteliselt madal prioriteet. kui CPU saab kuupäeva hankimise ajal kõvakettalt päringu, teenindab CPU esmalt kõvaketta katkestust ja seejärel lõpetab kuupäeva toomise.

Operatsioonisüsteem reserveerib mitu väga kõrge prioriteediga katkestust hädaolukordadeks. Näiteks programmi andmed rikuvad, mistõttu see jookseb kokku. Operatsioonisüsteem väljastab CPU lõksu, mis peatab programmi ja kuvab ekraanil hoiatusteate, mis annab teile teada, mis juhtus. Äärmuslikumatel juhtudel tekib operatsioonisüsteemil endal tõsine probleem. See väljastab teise CPU lõksu, mis kuvab diagnostikateate ja peatab kogu töötlemise.