L'interruption est un concept fondamental en informatique et en électronique, faisant référence à un signal envoyé par un matériel ou un logiciel pour demander l'attention de l'unité centrale de traitement (CPU). Lorsqu'une interruption se produit, la CPU suspend sa tâche en cours et passe au traitement de la demande d'interruption. Les interruptions jouent un rôle crucial dans le multitâche, permettant aux appareils et aux applications de communiquer efficacement avec le processeur.
L'histoire de l'origine d'Interrupt et sa première mention
Le concept d’interruption remonte aux débuts de l’informatique. Dans les années 1950, les premiers ordinateurs ont été construits à l’aide de tubes à vide et reposaient sur des séquences de programmation simples. À mesure que les ordinateurs sont devenus plus complexes et que des périphériques ont été introduits, il est devenu nécessaire de disposer d'un mécanisme permettant de gérer les événements externes.
La première mention d'interruptions peut être attribuée à l'ordinateur UNIVAC I, qui fut l'un des premiers ordinateurs disponibles dans le commerce. UNIVAC I, sorti en 1951, utilisait une forme basique d'interruptions pour gérer les événements matériels tels que les opérations d'entrée et de sortie.
Informations détaillées sur l'interruption. Développer le sujet Interruption.
Dans les systèmes informatiques modernes, les interruptions sont cruciales pour gérer efficacement les interactions matérielles et logicielles. Lorsqu'un périphérique matériel requiert votre attention ou qu'un événement logiciel spécifique se produit, une interruption est déclenchée, ce qui arrête la tâche en cours du processeur et transfère le contrôle à une routine de gestion d'interruption. Une fois que le gestionnaire d'interruption a terminé sa tâche, le processeur reprend la tâche interrompue.
Les interruptions peuvent être classées en deux catégories principales : les interruptions matérielles et les interruptions logicielles. Les interruptions matérielles sont générées en externe par des périphériques, tels que des claviers, des souris ou des cartes réseau. D'un autre côté, les interruptions logicielles sont généralement générées par des applications logicielles pour demander des services au système d'exploitation.
La structure interne de l’Interruption. Comment fonctionne l'interruption.
La structure interne des interruptions est étroitement liée à l'architecture du processeur et à son interaction avec d'autres composants matériels. Lorsqu'une interruption se produit, la CPU exécute les étapes suivantes :
-
Demande d'interruption (IRQ): Le dispositif ou le logiciel d'interruption envoie un signal de demande d'interruption (IRQ) au CPU, indiquant le besoin d'attention.
-
Contrôleur d'interruption: Le CPU reçoit le signal IRQ et transfère le contrôle au contrôleur d'interruption, qui priorise et gère les interruptions entrantes. Les systèmes modernes utilisent des contrôleurs d'interruption avancés capables de gérer de nombreuses sources d'interruption.
-
Vecteur d'interruption: Chaque interruption est associée à un vecteur d'interruption, qui est un identifiant unique pour le type d'interruption. Le contrôleur d'interruption utilise ce vecteur pour localiser la routine de gestion d'interruption appropriée.
-
Gestionnaire d'interruption: Le gestionnaire d'interruption est une routine spécialisée conçue pour gérer un type spécifique d'interruption. Il traite l'interruption et effectue les actions nécessaires, telles que la lecture des données de l'appareil ou la réponse à une requête logicielle.
-
Changement de contexte: Lorsqu'une interruption se produit, la CPU enregistre l'état actuel de la tâche interrompue, y compris ses valeurs de compteur de programme et de registre, dans une structure de données appelée bloc de contrôle de processus (PCB). Cela permet au CPU de reprendre la tâche plus tard sans perdre sa progression.
-
Acquittement d'interruption: Une fois que le gestionnaire d'interruption a terminé sa tâche, le CPU accuse réception de l'interruption et restaure le contexte de la tâche interrompue. Le CPU reprend alors la tâche là où elle a été interrompue.
Analyse des principales caractéristiques d’Interrupt
Les interruptions offrent plusieurs fonctionnalités clés qui contribuent à l’efficacité et à la réactivité des systèmes informatiques modernes :
-
Communication asynchrone: les interruptions permettent aux périphériques et aux logiciels de communiquer de manière asynchrone avec le processeur, garantissant ainsi que les tâches critiques sont traitées rapidement sans attendre que le processeur interroge continuellement les périphériques.
-
Traitement prioritaire: Les interruptions peuvent être hiérarchisées, garantissant que les interruptions de priorité plus élevée sont traitées avant celles de priorité inférieure. Cela permet de gérer efficacement les événements critiques.
-
Architecture pilotée par les événements: les interruptions permettent une programmation événementielle, dans laquelle les applications répondent à des événements spécifiques, tels que des entrées utilisateur ou des signaux matériels, plutôt que de suivre une séquence linéaire.
-
Utilisation efficace des ressources: En suspendant les tâches uniquement lorsque cela est nécessaire, les interruptions permettent une meilleure utilisation des ressources du processeur, évitant ainsi les cycles inutiles consacrés aux interrogations.
-
Traitement en temps réel: Les interruptions jouent un rôle essentiel dans les systèmes en temps réel, où des réponses rapides aux événements externes sont cruciales, comme dans l'automatisation industrielle ou la robotique.
Types d'interruptions
Les interruptions peuvent être classées en différents types en fonction de leur origine et de leur fonction. Vous trouverez ci-dessous une liste des types d'interruptions courants :
| Taper | Description |
|---|---|
| Interruption matérielle | Généré par des périphériques matériels externes pour demander l'attention du processeur. |
| Interruption logicielle | Généré par des applications logicielles pour demander des services au système d'exploitation. |
| Interruption masquable | Interruptions qui peuvent être désactivées (masquées) par le CPU, empêchant leur traitement immédiat. |
| Interruption non masquable | Interruptions critiques qui ne peuvent pas être masquées, généralement utilisées pour gérer des erreurs système graves. |
| Déclenché par le bord | Déclenché par un changement du niveau du signal (par exemple, front montant ou front descendant) de la source d'interruption. |
| Déclenché par niveau | Reste actif tant que le signal d'interruption est dans un état spécifique (par exemple, haut ou bas). |
Les interruptions sont largement utilisées dans divers aspects des systèmes informatiques. Certaines applications courantes incluent :
-
Interaction avec l'appareil: Les interruptions matérielles permettent aux appareils tels que les claviers, les souris et les cartes réseau d'interagir efficacement avec le processeur.
-
Le changement de tâche: Les systèmes d'exploitation utilisent des interruptions pour implémenter le multitâche, permettant au processeur de basculer entre différents processus ou threads.
-
Systèmes temps réel: Dans les systèmes temps réel, les interruptions sont essentielles pour gérer les événements critiques, garantissant des réponses immédiates aux stimuli externes.
Malgré leurs avantages, l’utilisation des interruptions peut entraîner certains défis :
-
Frais généraux d’interruption: Des interruptions fréquentes peuvent introduire une surcharge, affectant les performances globales du système.
-
Gestion des priorités d'interruption: Une bonne hiérarchisation des interruptions est essentielle pour éviter les conflits de ressources et garantir le traitement rapide des événements hautement prioritaires.
-
Latence d'interruption: Le temps entre une demande d'interruption et son traitement (latence d'interruption) doit être minimisé pour les applications sensibles au facteur temps.
Pour résoudre ces problèmes, les concepteurs de systèmes utilisent des techniques telles que la fusion des interruptions, la préemption des interruptions et des routines efficaces de gestion des interruptions.
Principales caractéristiques et autres comparaisons avec des termes similaires
Interruption ou interrogation:
- Les interruptions sont pilotées par les événements et asynchrones, tandis que l'interrogation est une méthode continue et synchrone de vérification des événements.
- Les interruptions sont plus efficaces car elles évitent de gaspiller des cycles CPU lors d'interrogations constantes.
Interruption ou exception:
- Les interruptions sont des événements externes générés par le matériel ou le logiciel pour demander l'attention du processeur.
- Les exceptions sont des événements internes provoqués par le processeur lui-même en raison de conditions d'erreur ou d'instructions spécifiques.
Interruption contre piège:
- Les interruptions sont utilisées pour les événements externes, tandis que les interruptions (également appelées interruptions logicielles) sont utilisées pour les événements internes tels que les appels système.
À mesure que l’informatique continue de progresser, le rôle des interruptions restera crucial dans la gestion de la complexité croissante des interactions matérielles et logicielles. Les technologies futures pourraient se concentrer sur :
-
Capacités en temps réel améliorées: La recherche mènera probablement à des améliorations dans la gestion des interruptions pour répondre aux exigences strictes des applications en temps réel.
-
Gestion des interruptions économe en énergie: Techniques pour réduire les frais généraux d'interruption et la consommation d'énergie dans les appareils portables et les centres de données.
-
Mécanismes de priorisation innovants: Schémas de priorisation des interruptions plus sophistiqués pour optimiser l’utilisation des ressources et garantir la réactivité.
Comment les serveurs proxy peuvent être utilisés ou associés à Interrupt
Les serveurs proxy peuvent jouer un rôle important dans la gestion des interruptions dans les environnements réseau. Lorsque plusieurs clients accèdent à Internet via un proxy, celui-ci peut gérer efficacement les interruptions telles que les résolutions DNS, la mise en cache du contenu et la gestion des connexions. En agissant comme intermédiaire, les serveurs proxy peuvent aider à optimiser le trafic réseau et à améliorer l'expérience de navigation globale.
Liens connexes
Pour plus d’informations sur les interruptions, vous pouvez explorer les ressources suivantes :
