Kas yra sistemos pertraukimai?

Nors kai kurie kompiuteriai, pavyzdžiui, tie, kuriuose veikia jūsų skrudintuvo orkaitė, vienu metu atlieka vieną užduotį, staliniuose kompiuteriuose, išmaniuosiuose telefonuose ir pagrindiniuose kompiuteriuose vienu metu veikia keli procesai. Kompiuteris tai valdo per sistemos pertraukimus – mechanizmą, pagal kurį viena programa laikinai įgauna pirmenybę prieš kitas. Centrinis procesorius leidžia atlikti įvairius pertraukimus pagal iš anksto nustatytą užduočių hierarchiją.

Šiuolaikinio kompiuterio, išmaniojo telefono ar serverio atmintyje yra kelios programos, nors CPU bet kuriuo momentu paleidžia tik keletą programų; dauguma neveikia. Programos apima tokias programas kaip tekstų rengyklė, skaičiuoklė ir el. paštas, paslaugų funkcijos, pvz atminties monitoriai ir spausdinimo rinkiniai bei programos, valdančios jūsų kompiuterio tinklo plokštę, klaviatūrą ir garsiakalbiai. Kai svarbią programą reikia aptarnauti, ji pertraukia CPU, o tai sustabdo kitus atliekamus darbus, kad būtų galima atlikti neatidėliotiną užduotį. CPU aptarnauja pertraukimą tik tuo atveju, jei jis turi pirmenybę prieš kitas užduotis.

Kietieji diskai, tinklo plokštės, spausdintuvai ir kiti įrenginiai pertraukia aparatinę įrangą, kad atkreiptų procesoriaus dėmesį. Pavyzdžiui, programa prašo duomenų iš standžiojo disko; nors ši užduotis užtrunka apie 10 milisekundžių, tai yra ilgas laikas CPU, kuris tuo tarpu atlieka kitus darbus. Kai standusis diskas randa duomenis, jis išduoda aparatinės įrangos pertraukimą, liepdamas CPU laikinai sustabdyti tai, ką daro, ir pateikti duomenis užklausančiai programai.

Programos išduoda programinės įrangos pertraukimus, kad galėtų apdoroti specialias užklausas per kompiuterio operacinę sistemą. Pavyzdžiui, teksto rengyklėje norite įklijuoti datą į puslapio antraštę. Tekstų rengyklė išleidžia programinės įrangos pertraukimą, prašydama datos iš „Microsoft Windows“. Tekstų rengyklė trumpai laukia, kol „Windows“ nuskaito datą iš sistemos kalendoriaus. Kai data yra paruošta, „Windows“ grąžina valdymą teksto redaktoriui. Programinės įrangos pertraukimai turi palyginti žemą prioritetą. jei, gaudamas datą, CPU gauna užklausą iš standžiojo disko, CPU pirmiausia aptarnauja standžiojo disko pertraukimą, o tada baigia gauti datą.

Operacinė sistema pasilieka keletą labai aukšto prioriteto pertraukimų avarinėms situacijoms. Pavyzdžiui, programos duomenys sugadinami, todėl ji sugenda. Operacinė sistema išleidžia procesoriaus spąstus, kuris sustabdo programą ir ekrane parodo įspėjamąjį pranešimą, pranešantį, kas atsitiko. Ekstremalesniais atvejais pati operacinė sistema sukelia rimtų problemų. Jis išleidžia kitą procesoriaus spąstą, kuris parodo diagnostinį pranešimą ir sustabdo visą apdorojimą.