Mitä ovat järjestelmäkeskeytykset?

Vaikka jotkin tietokoneet, kuten leivänpaahdinuunia käyttävä tietokone, suorittavat yhden tehtävän kerrallaan, pöytätietokoneissa, älypuhelimissa ja keskustietokoneissa on useita prosesseja samanaikaisesti. Tietokone hallitsee tätä järjestelmän keskeytyksillä, mekanismilla, jolla yksi ohjelma saa väliaikaisesti etusijalle muita. Keskusyksikkö sallii erilaisia ​​keskeytyksiä ennalta määrätyn tehtävähierarkian perusteella.

Nykyaikaisen tietokoneen, älypuhelimen tai palvelimen muistissa on useita ohjelmia, vaikka prosessori suorittaa vain kourallisen kulloinkin; suurin osa on käyttämättömänä. Ohjelmat sisältävät sovelluksia, kuten tekstinkäsittelyohjelman, laskentataulukon ja sähköpostin, aputoimintoja, kuten muistinäytöt ja taustatulostuspalvelimet sekä ohjelmat, jotka hallitsevat tietokoneesi verkkokorttia, näppäimistöä ja kaiuttimet. Kun tärkeä ohjelma tarvitsee huoltoa, se antaa keskeytyksen CPU: lle, joka pysäyttää muut keskeneräiset työt painotehtävän hoitamiseksi. CPU palvelee keskeytystä vain, jos sillä on etusija muihin tehtäviin nähden.

Kiintolevyt, verkkokortit, tulostimet ja muut laitteet aiheuttavat laitteiston keskeytyksiä saadakseen CPU: n huomion. Esimerkiksi ohjelma pyytää tietoja kiintolevyltä; vaikka tämä tehtävä kestää noin 10 millisekuntia, tämä on pitkä aika CPU: lle, joka suorittaa muita töitä tällä välin. Kun kiintolevy löytää tiedot, se antaa laitteistokeskeytyksen, joka käskee CPU: ta lopettamaan toimintansa väliaikaisesti ja toimittamaan tiedot pyytävälle ohjelmalle.

Ohjelmat myöntävät ohjelmistokeskeytyksiä käsitelläkseen erityisiä pyyntöjä tietokoneen käyttöjärjestelmän kautta. Esimerkiksi tekstinkäsittelyohjelmassa haluat liittää päivämäärän sivun otsikkoon. Tekstinkäsittelyohjelma antaa ohjelmistokeskeytyksen, joka pyytää päivämäärää Microsoft Windowsilta. Tekstinkäsittelyohjelma odottaa hetken, kun Windows hakee päivämäärän järjestelmäkalenterista. Kun päivämäärä on valmis, Windows palauttaa ohjauksen tekstinkäsittelyohjelmaan. Ohjelmistokeskeytykset ovat suhteellisen alhaisia. Jos prosessori saa päivämäärää hakiessaan pyynnön kiintolevyltä, CPU palvelee ensin kiintolevyn keskeytystä ja päättää sitten päivämäärän hakemisen.

Käyttöjärjestelmä varaa useita erittäin korkean prioriteetin keskeytyksiä hätätilanteita varten. Esimerkiksi ohjelman tiedot vioittuvat, jolloin se kaatuu. Käyttöjärjestelmä antaa prosessorin ansan, joka pysäyttää ohjelman ja näyttää näytöllä varoitusviestin, joka kertoo tapahtuneesta. Äärimmäisissä tapauksissa käyttöjärjestelmä itsessään kehittää vakavan ongelman. Se antaa toisen prosessorin, joka näyttää diagnoosiviestin ja pysäyttää kaiken käsittelyn.