Hva er systemavbrudd?

Selv om noen datamaskiner, for eksempel den som kjører brødristerovnen din, utfører én oppgave om gangen, har stasjonære PC-er, smarttelefoner og stormaskiner flere prosesser som fungerer samtidig. Datamaskinen klarer dette gjennom systemavbrudd, en mekanisme der ett program midlertidig får prioritet over andre. Den sentrale behandlingsenheten tillater ulike typer avbrudd basert på et forhåndsbestemt oppgavehierarki.

En moderne PC, smarttelefon eller server har flere programmer i minnet, selv om CPU-en bare kjører en håndfull til enhver tid; de fleste er inaktive. Programmer inkluderer programmer som tekstbehandler, regneark og e-post, verktøyfunksjoner som f.eks minnemonitorer og utskriftskøer, og programmene som administrerer datamaskinens nettverkskort, tastatur og høyttalere. Når et viktig program trenger service, gir det et avbrudd til CPU-en, som stopper annet arbeid som pågår for å ta seg av den presserende oppgaven. CPU-en betjener avbruddet bare hvis det har prioritet over andre oppgaver.

Harddisker, nettverkskort, skrivere og andre enheter utsteder maskinvareavbrudd for å få CPUens oppmerksomhet. Et program ber for eksempel om data fra harddisken; selv om denne oppgaven tar omtrent 10 millisekunder, er dette lang tid til CPU, som utfører annet arbeid i mellomtiden. Når harddisken finner dataene, utsteder den et maskinvareavbrudd, som ber CPUen om å stoppe det den gjør midlertidig og levere dataene til programmet som ber om.

Programmer utsteder programvareavbrudd for å håndtere spesielle forespørsler gjennom datamaskinens operativsystem. For eksempel, i tekstbehandleren din, vil du lime inn datoen i en sideoverskrift. Tekstbehandleren utsteder et programvareavbrudd og ber om datoen fra Microsoft Windows. Tekstbehandleren venter kort mens Windows henter datoen fra systemkalenderen. Når datoen er klar, returnerer Windows kontrollen til tekstbehandleren. Programvareavbrudd har relativt lav prioritet. hvis CPU-en mottar en forespørsel fra harddisken mens den henter datoen, betjener CPU-en harddisken først, og deretter fullfører hentingen av datoen.

Operativsystemet reserverer flere svært høyprioriterte avbrudd for nødstilfeller. For eksempel blir dataene til et program korrupte, noe som får det til å krasje. Operativsystemet utsteder en CPU-felle som stopper programmet og viser en advarsel på skjermen som forteller deg hva som skjedde. I mer ekstreme tilfeller utvikler selve operativsystemet et alvorlig problem. Den utsteder en annen CPU-felle som viser en diagnosemelding og stopper all behandling.