menyampuk

Interrupt ialah konsep asas dalam sains komputer dan elektronik, merujuk kepada isyarat yang dihantar oleh perkakasan atau perisian untuk meminta perhatian Unit Pemprosesan Pusat (CPU). Apabila gangguan berlaku, CPU menggantung tugas semasanya dan beralih untuk mengendalikan permintaan gangguan. Gangguan memainkan peranan penting dalam berbilang tugas, membolehkan peranti dan aplikasi berkomunikasi dengan CPU dengan cekap.

Sejarah asal usul Interrupt dan sebutan pertama mengenainya

Konsep gangguan boleh dikesan kembali ke zaman awal pengkomputeran. Pada tahun 1950-an, komputer pertama telah dibina menggunakan tiub vakum dan bergantung pada urutan pengaturcaraan mudah. Apabila komputer menjadi lebih kompleks dan peranti persisian diperkenalkan, timbul keperluan untuk mekanisme untuk mengendalikan peristiwa luaran.

Sebutan pertama gangguan boleh dikaitkan dengan komputer UNIVAC I, yang merupakan salah satu komputer terawal tersedia secara komersial. UNIVAC I, dikeluarkan pada tahun 1951, menggunakan bentuk asas gangguan untuk mengendalikan acara perkakasan seperti operasi input dan output.

Maklumat terperinci tentang Interrupt. Memperluas topik Interrupt.

Dalam sistem komputer moden, gangguan adalah penting untuk menguruskan interaksi perkakasan dan perisian dengan cekap. Apabila peranti perkakasan memerlukan perhatian atau peristiwa perisian tertentu berlaku, gangguan dicetuskan, yang menghentikan tugas semasa CPU dan memindahkan kawalan kepada rutin pengendali gangguan. Selepas pengendali gangguan menyelesaikan tugasnya, CPU menyambung semula tugas yang terganggu.

Gangguan boleh dikelaskan kepada dua kategori utama: gangguan perkakasan dan gangguan perisian. Gangguan perkakasan dijana secara luaran oleh peranti persisian, seperti papan kekunci, tetikus atau kad rangkaian. Sebaliknya, gangguan perisian biasanya dihasilkan oleh aplikasi perisian untuk meminta perkhidmatan daripada sistem pengendalian.

Struktur dalaman Interrupt. Cara Interrupt berfungsi.

Struktur dalaman gangguan berkait rapat dengan seni bina CPU dan interaksinya dengan komponen perkakasan lain. Apabila gangguan berlaku, CPU melakukan langkah berikut:

1. Permintaan Gangguan (IRQ): Peranti atau perisian yang mengganggu menghantar isyarat permintaan gangguan (IRQ) kepada CPU, menunjukkan keperluan untuk perhatian.

2. Pengawal Gangguan: CPU menerima isyarat IRQ dan memindahkan kawalan kepada pengawal gangguan, yang mengutamakan dan menguruskan gangguan masuk. Sistem moden menggunakan pengawal gangguan lanjutan yang mampu mengendalikan banyak sumber gangguan.

3. Vektor Gangguan: Setiap sampukan dikaitkan dengan vektor sampukan, yang merupakan pengecam unik untuk jenis sampukan. Pengawal gangguan menggunakan vektor ini untuk mencari rutin pengendali gangguan yang sesuai.

4. Pengendali Gangguan: Pengendali gangguan ialah rutin khusus yang direka untuk mengendalikan jenis gangguan tertentu. Ia memproses gangguan dan melakukan tindakan yang perlu, seperti membaca data daripada peranti atau membalas permintaan perisian.

5. Tukar Konteks: Apabila gangguan berlaku, CPU menyimpan keadaan semasa tugas yang terganggu, termasuk pembilang program dan nilai daftarnya, dalam struktur data yang dipanggil blok kawalan proses (PCB). Ini membolehkan CPU menyambung semula tugas kemudian tanpa kehilangan kemajuannya.

6. Pengakuan Sampukan: Selepas pengendali gangguan menyelesaikan tugasnya, CPU mengakui gangguan dan memulihkan konteks tugas yang terganggu. CPU kemudian menyambung semula tugas dari titik ia terganggu.

Analisis ciri utama Interrupt

Gangguan menawarkan beberapa ciri utama yang menyumbang kepada kecekapan dan responsif sistem komputer moden:

1. Komunikasi Tak Segerak: Gangguan membenarkan peranti dan perisian berkomunikasi secara tidak segerak dengan CPU, memastikan tugas kritikal dikendalikan dengan segera tanpa menunggu CPU meninjau peranti secara berterusan.

2. Pengendalian Keutamaan: Gangguan boleh diutamakan, memastikan gangguan keutamaan lebih tinggi diservis sebelum gangguan keutamaan lebih rendah. Ini membantu mengurus peristiwa kritikal masa dengan berkesan.

3. Seni Bina Didorong Peristiwa: Gangguan membolehkan pengaturcaraan dipacu peristiwa, di mana aplikasi bertindak balas kepada peristiwa tertentu, seperti input pengguna atau isyarat perkakasan, dan bukannya mengikut urutan linear.

4. Penggunaan Sumber yang Cekap: Dengan menggantung tugas hanya apabila perlu, gangguan membolehkan penggunaan sumber CPU yang lebih baik, menghalang kitaran pembaziran yang dibelanjakan untuk pengundian.

5. Pemprosesan Masa Nyata: Gangguan memainkan peranan penting dalam sistem masa nyata, di mana tindak balas yang tepat pada masanya terhadap peristiwa luaran adalah penting, seperti dalam automasi industri atau robotik.

Jenis Gangguan

Gangguan boleh dikategorikan kepada pelbagai jenis berdasarkan asal dan fungsinya. Di bawah ialah senarai jenis gangguan biasa:

Cara untuk menggunakan Interrupt, masalah dan penyelesaiannya yang berkaitan dengan penggunaan

Gangguan digunakan secara meluas dalam pelbagai aspek sistem komputer. Beberapa aplikasi biasa termasuk:

1. Interaksi Peranti: Gangguan perkakasan membolehkan peranti seperti papan kekunci, tetikus dan kad rangkaian berinteraksi dengan CPU dengan cekap.

2. Penukaran Tugas: Sistem pengendalian menggunakan gangguan untuk melaksanakan multitasking, membenarkan CPU bertukar antara proses atau benang yang berbeza.

3. Sistem Masa Nyata: Dalam sistem masa nyata, gangguan adalah penting untuk mengendalikan peristiwa kritikal masa, memastikan tindak balas segera kepada rangsangan luar.

Walaupun faedahnya, penggunaan gangguan boleh membawa kepada beberapa cabaran:

• Gangguan Overhed: Gangguan yang kerap boleh menyebabkan overhed, menjejaskan prestasi keseluruhan sistem.

• Mengganggu Pengurusan Keutamaan: Pengutamaan gangguan yang betul adalah penting untuk mengelakkan perbalahan sumber dan memastikan pengendalian acara keutamaan tinggi yang tepat pada masanya.

• Kependaman Gangguan: Masa antara permintaan gangguan dan pengendaliannya (kependaman gangguan) harus diminimumkan untuk aplikasi sensitif masa.

Untuk menangani isu ini, pereka bentuk sistem menggunakan teknik seperti penggabungan sampukan, preemption gangguan dan rutin pengendalian gangguan yang cekap.

Ciri-ciri utama dan perbandingan lain dengan istilah yang serupa

Gangguan lwn. Undian:

• Gangguan adalah didorong peristiwa dan tidak segerak, manakala pengundian ialah kaedah berterusan dan segerak untuk menyemak acara.
• Gangguan adalah lebih cekap kerana ia mengelakkan pembaziran kitaran CPU pada pengundian berterusan.

Gangguan lwn. Pengecualian:

• Gangguan ialah peristiwa luaran yang dihasilkan oleh perkakasan atau perisian untuk meminta perhatian CPU.
• Pengecualian ialah peristiwa dalaman yang disebabkan oleh CPU itu sendiri disebabkan oleh keadaan ralat atau arahan khusus.

Sampuk vs. Perangkap:

• Gangguan digunakan untuk acara luaran, manakala perangkap (juga dikenali sebagai gangguan perisian) digunakan untuk acara dalaman seperti panggilan sistem.

Perspektif dan teknologi masa depan yang berkaitan dengan Interrupt

Memandangkan pengkomputeran terus maju, peranan gangguan akan kekal penting dalam mengendalikan kerumitan interaksi perkakasan dan perisian yang semakin meningkat. Teknologi masa depan mungkin memberi tumpuan kepada:

• Keupayaan Masa Nyata yang Dipertingkatkan: Penyelidikan mungkin akan membawa kepada penambahbaikan dalam pengendalian gangguan untuk memenuhi permintaan ketat aplikasi masa nyata.

• Pengendalian Gangguan Cekap Tenaga: Teknik untuk mengurangkan gangguan overhed dan penggunaan kuasa dalam peranti mudah alih dan pusat data.

• Mekanisme Pengutamaan Inovatif: Skim keutamaan gangguan yang lebih canggih untuk mengoptimumkan penggunaan sumber dan memastikan responsif.

Bagaimana pelayan proksi boleh digunakan atau dikaitkan dengan Interrupt

Pelayan proksi boleh memainkan peranan penting dalam mengurus gangguan dalam persekitaran rangkaian. Apabila berbilang pelanggan mengakses Internet melalui proksi, proksi boleh mengendalikan gangguan dengan cekap seperti resolusi DNS, kandungan caching dan mengurus sambungan. Dengan bertindak sebagai perantara, pelayan proksi boleh membantu mengoptimumkan trafik rangkaian dan meningkatkan pengalaman penyemakan imbas keseluruhan.

Pautan berkaitan

Untuk mendapatkan maklumat lanjut tentang Gangguan, anda boleh meneroka sumber berikut:

1. Pengendali Gangguan dan Gangguan
2. Pengenalan kepada Gangguan dan Perangkap
3. Pengendalian Gangguan dalam Linux