इंटरप्ट कंप्यूटर विज्ञान और इलेक्ट्रॉनिक्स में एक मौलिक अवधारणा है, जो हार्डवेयर या सॉफ़्टवेयर द्वारा सेंट्रल प्रोसेसिंग यूनिट (सीपीयू) का ध्यान आकर्षित करने के लिए भेजे गए सिग्नल को संदर्भित करता है। जब कोई इंटरप्ट होता है, तो सीपीयू अपने वर्तमान कार्य को निलंबित कर देता है और इंटरप्ट अनुरोध को संभालने के लिए स्विच करता है। मल्टीटास्किंग में इंटरप्ट एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, जिससे डिवाइस और एप्लिकेशन सीपीयू के साथ कुशलता से संवाद कर सकते हैं।
इंटरप्ट की उत्पत्ति का इतिहास और इसका पहला उल्लेख
इंटरप्ट की अवधारणा का पता कंप्यूटिंग के शुरुआती दिनों से लगाया जा सकता है। 1950 के दशक में, पहले कंप्यूटर वैक्यूम ट्यूब का उपयोग करके बनाए गए थे और सरल प्रोग्रामिंग अनुक्रमों पर निर्भर थे। जैसे-जैसे कंप्यूटर अधिक जटिल होते गए और परिधीय उपकरण पेश किए गए, बाहरी घटनाओं को संभालने के लिए एक तंत्र की आवश्यकता पैदा हुई।
इंटरप्ट का पहला उल्लेख UNIVAC I कंप्यूटर से लिया जा सकता है, जो सबसे शुरुआती व्यावसायिक रूप से उपलब्ध कंप्यूटरों में से एक था। 1951 में जारी UNIVAC I ने इनपुट और आउटपुट ऑपरेशन जैसे हार्डवेयर इवेंट को संभालने के लिए इंटरप्ट के एक बुनियादी रूप का उपयोग किया।
इंटरप्ट के बारे में विस्तृत जानकारी। इंटरप्ट विषय का विस्तार।
आधुनिक कंप्यूटर सिस्टम में, हार्डवेयर और सॉफ़्टवेयर इंटरैक्शन को कुशलतापूर्वक प्रबंधित करने के लिए इंटरप्ट महत्वपूर्ण हैं। जब किसी हार्डवेयर डिवाइस को ध्यान देने की आवश्यकता होती है या कोई विशिष्ट सॉफ़्टवेयर ईवेंट होता है, तो एक इंटरप्ट ट्रिगर होता है, जो CPU के वर्तमान कार्य को रोक देता है और नियंत्रण को इंटरप्ट हैंडलर रूटीन में स्थानांतरित कर देता है। इंटरप्ट हैंडलर द्वारा अपना कार्य पूरा करने के बाद, CPU बाधित कार्य को फिर से शुरू करता है।
इंटरप्ट को दो मुख्य श्रेणियों में वर्गीकृत किया जा सकता है: हार्डवेयर इंटरप्ट और सॉफ़्टवेयर इंटरप्ट। हार्डवेयर इंटरप्ट बाह्य रूप से परिधीय उपकरणों, जैसे कीबोर्ड, माउस या नेटवर्क कार्ड द्वारा उत्पन्न होते हैं। दूसरी ओर, सॉफ़्टवेयर इंटरप्ट आमतौर पर ऑपरेटिंग सिस्टम से सेवाओं का अनुरोध करने के लिए सॉफ़्टवेयर एप्लिकेशन द्वारा उत्पन्न होते हैं।
इंटरप्ट की आंतरिक संरचना। इंटरप्ट कैसे काम करता है।
इंटरप्ट की आंतरिक संरचना CPU की वास्तुकला और अन्य हार्डवेयर घटकों के साथ इसकी अंतःक्रिया से निकटता से जुड़ी हुई है। जब कोई इंटरप्ट होता है, तो CPU निम्नलिखित चरण निष्पादित करता है:
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व्यवधान अनुरोध (आईआरक्यू)व्यवधान उत्पन्न करने वाला उपकरण या सॉफ्टवेयर CPU को व्यवधान अनुरोध (IRQ) संकेत भेजता है, जो ध्यान देने की आवश्यकता को दर्शाता है।
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नियंत्रक को बाधित करें: CPU IRQ सिग्नल प्राप्त करता है और इंटरप्ट कंट्रोलर को नियंत्रण हस्तांतरित करता है, जो आने वाले इंटरप्ट को प्राथमिकता देता है और प्रबंधित करता है। आधुनिक सिस्टम कई इंटरप्ट स्रोतों को संभालने में सक्षम उन्नत इंटरप्ट कंट्रोलर का उपयोग करते हैं।
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इंटरप्ट वेक्टर: प्रत्येक इंटरप्ट एक इंटरप्ट वेक्टर से जुड़ा होता है, जो इंटरप्ट प्रकार के लिए एक अद्वितीय पहचानकर्ता होता है। इंटरप्ट कंट्रोलर उचित इंटरप्ट हैंडलर रूटीन का पता लगाने के लिए इस वेक्टर का उपयोग करता है।
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इंटरप्ट हैंडलरइंटरप्ट हैंडलर एक विशेष रूटीन है जिसे एक विशिष्ट प्रकार के इंटरप्ट को संभालने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह इंटरप्ट को प्रोसेस करता है और आवश्यक क्रियाएँ करता है, जैसे डिवाइस से डेटा पढ़ना या सॉफ़्टवेयर अनुरोध का जवाब देना।
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संदर्भ स्विचजब कोई व्यवधान होता है, तो CPU बाधित कार्य की वर्तमान स्थिति को, इसके प्रोग्राम काउंटर और रजिस्टर मानों सहित, प्रोसेस कंट्रोल ब्लॉक (PCB) नामक डेटा संरचना में सहेजता है। यह CPU को बाद में कार्य की प्रगति को खोए बिना उसे फिर से शुरू करने की अनुमति देता है।
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व्यवधान स्वीकृति: इंटरप्ट हैंडलर द्वारा अपना कार्य पूरा करने के बाद, CPU इंटरप्ट को स्वीकार करता है और बाधित कार्य के संदर्भ को पुनर्स्थापित करता है। फिर CPU उस बिंदु से कार्य को फिर से शुरू करता है जहाँ से उसे बाधित किया गया था।
इंटरप्ट की प्रमुख विशेषताओं का विश्लेषण
इंटरप्ट्स कई प्रमुख विशेषताएं प्रदान करते हैं जो आधुनिक कंप्यूटर प्रणालियों की दक्षता और प्रतिक्रियाशीलता में योगदान करते हैं:
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अतुल्यकालिक संचारइंटरप्ट्स डिवाइसों और सॉफ्टवेयरों को सीपीयू के साथ अतुल्यकालिक रूप से संचार करने की अनुमति देते हैं, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि महत्वपूर्ण कार्यों को सीपीयू द्वारा डिवाइसों से लगातार संपर्क करने की प्रतीक्षा किए बिना तुरंत निपटाया जाता है।
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प्राथमिकता प्रबंधन: व्यवधानों को प्राथमिकता दी जा सकती है, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि उच्च प्राथमिकता वाले व्यवधानों को कम प्राथमिकता वाले व्यवधानों से पहले सर्विस किया जाए। इससे समय-महत्वपूर्ण घटनाओं को प्रभावी ढंग से प्रबंधित करने में मदद मिलती है।
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घटना-संचालित वास्तुकलाइंटरप्ट्स इवेंट-संचालित प्रोग्रामिंग को सक्षम करते हैं, जहां अनुप्रयोग एक रेखीय अनुक्रम का अनुसरण करने के बजाय विशिष्ट घटनाओं, जैसे उपयोगकर्ता इनपुट या हार्डवेयर सिग्नल, पर प्रतिक्रिया करते हैं।
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कुशल संसाधन उपयोगकेवल आवश्यक होने पर ही कार्यों को स्थगित करने से, व्यवधान CPU संसाधनों के बेहतर उपयोग को सक्षम बनाता है, तथा मतदान पर व्यर्थ खर्च होने वाले चक्रों को रोकता है।
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वास्तविक समय प्रसंस्करणवास्तविक समय प्रणालियों में व्यवधान महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, जहां बाहरी घटनाओं के लिए समय पर प्रतिक्रियाएं महत्वपूर्ण होती हैं, जैसे औद्योगिक स्वचालन या रोबोटिक्स में।
व्यवधान के प्रकार
इंटरप्ट को उनकी उत्पत्ति और कार्य के आधार पर विभिन्न प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है। नीचे सामान्य इंटरप्ट प्रकारों की सूची दी गई है:
| प्रकार | विवरण |
|---|---|
| हार्डवेयर व्यवधान | CPU का ध्यान आकर्षित करने के लिए बाह्य हार्डवेयर उपकरणों द्वारा उत्पन्न। |
| सॉफ्टवेयर व्यवधान | ऑपरेटिंग सिस्टम से सेवाओं का अनुरोध करने के लिए सॉफ्टवेयर अनुप्रयोगों द्वारा उत्पन्न। |
| मास्केबल इंटरप्ट | व्यवधान जिन्हें CPU द्वारा अक्षम (मास्क) किया जा सकता है, जिससे उनका तत्काल प्रसंस्करण रोका जा सकता है। |
| नॉन-मास्केबल इंटरप्ट | गंभीर व्यवधान जिन्हें छिपाया नहीं जा सकता, आमतौर पर गंभीर सिस्टम त्रुटियों से निपटने के लिए उपयोग किया जाता है। |
| किनारे-उत्प्रेरित | व्यवधान स्रोत के सिग्नल स्तर (जैसे, बढ़ती धार या गिरती धार) में परिवर्तन द्वारा ट्रिगर किया गया। |
| लेवल-उत्प्रेरित | यह तब तक सक्रिय रहता है जब तक इंटरप्ट सिग्नल एक विशिष्ट अवस्था (जैसे, उच्च या निम्न) में रहता है। |
कंप्यूटर सिस्टम के विभिन्न पहलुओं में इंटरप्ट का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। कुछ सामान्य अनुप्रयोगों में शामिल हैं:
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डिवाइस इंटरैक्शनहार्डवेयर इंटरप्ट कीबोर्ड, माउस और नेटवर्क कार्ड जैसे उपकरणों को सीपीयू के साथ कुशलतापूर्वक इंटरैक्ट करने में सक्षम बनाता है।
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कार्य बदलनाऑपरेटिंग सिस्टम मल्टीटास्किंग को लागू करने के लिए इंटरप्ट का उपयोग करते हैं, जिससे सीपीयू को विभिन्न प्रक्रियाओं या थ्रेड्स के बीच स्विच करने की अनुमति मिलती है।
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वास्तविक समय प्रणालियाँवास्तविक समय प्रणालियों में, समय-महत्वपूर्ण घटनाओं से निपटने के लिए व्यवधान आवश्यक हैं, जो बाहरी उत्तेजनाओं पर तत्काल प्रतिक्रिया सुनिश्चित करते हैं।
उनके लाभों के बावजूद, इंटरप्ट्स का उपयोग करने से कुछ चुनौतियाँ उत्पन्न हो सकती हैं:
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इंटरप्ट ओवरहेडबार-बार व्यवधान आने से ओवरहेड उत्पन्न हो सकता है, जिससे समग्र सिस्टम प्रदर्शन प्रभावित हो सकता है।
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व्यवधान प्राथमिकता प्रबंधनसंसाधन विवाद से बचने और उच्च प्राथमिकता वाली घटनाओं का समय पर निपटान सुनिश्चित करने के लिए व्यवधानों का उचित प्राथमिकता निर्धारण महत्वपूर्ण है।
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व्यवधान विलंबतासमय-संवेदनशील अनुप्रयोगों के लिए व्यवधान अनुरोध और उसके संचालन (व्यवधान विलंबता) के बीच का समय न्यूनतम किया जाना चाहिए।
इन मुद्दों को संबोधित करने के लिए, सिस्टम डिजाइनर इंटरप्ट कोलेसिंग, इंटरप्ट प्रीएम्प्शन और कुशल इंटरप्ट हैंडलिंग रूटीन जैसी तकनीकों का उपयोग करते हैं।
मुख्य विशेषताएँ और समान शब्दों के साथ अन्य तुलनाएँ
व्यवधान बनाम मतदान:
- व्यवधान घटना-चालित और अतुल्यकालिक होते हैं, जबकि मतदान घटनाओं की जांच करने की एक सतत और तुल्यकालिक विधि है।
- इंटरप्ट अधिक कुशल होते हैं क्योंकि वे निरंतर मतदान पर CPU चक्रों को बर्बाद होने से बचाते हैं।
व्यवधान बनाम अपवाद:
- व्यवधान हार्डवेयर या सॉफ्टवेयर द्वारा CPU का ध्यान आकर्षित करने के लिए उत्पन्न बाह्य घटनाएं हैं।
- अपवाद वे आंतरिक घटनाएँ हैं जो त्रुटि स्थितियों या विशिष्ट निर्देशों के कारण CPU द्वारा स्वयं उत्पन्न की जाती हैं।
बाधा बनाम जाल:
- इंटरप्ट का उपयोग बाह्य घटनाओं के लिए किया जाता है, जबकि ट्रैप्स (जिसे सॉफ्टवेयर इंटरप्ट भी कहा जाता है) का उपयोग सिस्टम कॉल जैसी आंतरिक घटनाओं के लिए किया जाता है।
जैसे-जैसे कंप्यूटिंग आगे बढ़ती रहेगी, हार्डवेयर और सॉफ़्टवेयर इंटरैक्शन की बढ़ती जटिलता को संभालने में इंटरप्ट की भूमिका महत्वपूर्ण बनी रहेगी। भविष्य की तकनीकें निम्न पर ध्यान केंद्रित कर सकती हैं:
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उन्नत वास्तविक समय क्षमताएँअनुसंधान से वास्तविक समय अनुप्रयोगों की कठोर मांगों को पूरा करने के लिए व्यवधान प्रबंधन में सुधार होने की संभावना है।
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ऊर्जा-कुशल व्यवधान प्रबंधनपोर्टेबल डिवाइसों और डेटा केंद्रों में इंटरप्ट ओवरहेड और बिजली की खपत को कम करने की तकनीकें।
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नवीन प्राथमिकता तंत्रसंसाधन उपयोग को अनुकूलित करने और प्रतिक्रियाशीलता सुनिश्चित करने के लिए अधिक परिष्कृत व्यवधान प्राथमिकता योजनाएं।
प्रॉक्सी सर्वर का उपयोग कैसे किया जा सकता है या इंटरप्ट के साथ कैसे संबद्ध किया जा सकता है
प्रॉक्सी सर्वर नेटवर्क वाले वातावरण में व्यवधानों को प्रबंधित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकते हैं। जब कई क्लाइंट प्रॉक्सी के माध्यम से इंटरनेट एक्सेस करते हैं, तो प्रॉक्सी DNS रिज़ॉल्यूशन, कैशिंग कंटेंट और कनेक्शन प्रबंधित करने जैसे व्यवधानों को कुशलतापूर्वक संभाल सकता है। मध्यस्थ के रूप में कार्य करके, प्रॉक्सी सर्वर नेटवर्क ट्रैफ़िक को अनुकूलित करने और समग्र ब्राउज़िंग अनुभव को बढ़ाने में मदद कर सकते हैं।
सम्बंधित लिंक्स
इंटरप्ट्स के बारे में अधिक जानकारी के लिए, आप निम्नलिखित संसाधनों का पता लगा सकते हैं:
