Megszakítás (IRQ)

Minden számítógépes rendszer nemcsak a fő processzorból (CPU) és az adatmemóriából áll, hanem a házba beépített vagy a külső interfészekhez csatlakoztatott perifériákból is. Ezek az eszközök bemeneti és kimeneti eszközök. Például kívülről is fogadhat adatokat. Például tipikus bemenetek, például egér mozgatása, billentyűzet bevitele vagy hálózati forgalom. Annak érdekében, hogy a CPU észrevegye, hogy az adatok kívülről várakoznak, lehetővé kell tenni a processzor megszakítását a munkájában.

Erre a célra lehetőség van arra, hogy a processzor ciklikusan lekérdezze az összes beviteli eszközt. Ami a számítógép sok összetevőjét jelentené, azt jelentené, hogy a processzor semmi mással nem lenne elfoglalva.
Alternatív megoldás az úgynevezett megszakítási kérés (megszakításra), amely akkor fordul elő, amikor az adatok kívülről várakoznak. Erre a célra létrehozták a lehetőséget, hogy a fő processzort meghatározott módon megszakítsák a munka közben.

Megszakítás sorrendje

Ha egy eszköz rendelkezésére áll adatok a további feldolgozáshoz, vagy csak választ akar adni, akkor egy megszakítási kérelmet, azaz egy megszakítási kérést (IRQ) küldünk a processzornak folyamatban lévő munkája során. Ez a kérdéses eszközhöz rendelt megszakításon (vonalon) keresztül történik.
Például, ha megnyom egy gombot a billentyűzeten, a billentyűzet vezérlő IRQ-t küld a processzornak. A megszakítja az aktuális tevékenységét, és egy parancsot hajt végre egy adott memóriacímen, amely az IRQ bemenettől függ és a billentyűzet meghajtóra utal. A későbbi olvasási és írási műveletek során biztosítani kell, hogy a betű megjelenjen a képernyőn.

A megszakítás kiváltó okai

Megszakítást indít minden olyan kritikus alkalmazás, amelyben az adatokat el kell küldeni a processzornak. A következő műveletek felelősek az IRQ-ért:

Egér mozgása
Adatok fogadása a modemtől
Billentyűzet bevitele
Hangfelvétel a hangkártyával
Olvasás adathordozókról
Sikeres írás

Annak érdekében, hogy a rendszer a felhasználó szempontjából optimálisan működjön, a megszakítások közötti súlyozás eltérő. Tehát a CPU gondoskodhat a fontos feladatokról. Túlterhelés esetén előfordulhat, hogy a feldolgozó még mindig nem dolgozza fel időben a fontos adatokat, vagy csak késéssel.

Folyamatos kezelés

Amikor az ISA plug-in kártyák még rendelkezésre álltak, a megszakításokat jumperek segítségével kellett konfigurálni. Később a PCI plug-in kártyákkal a megszakításokat szoftver segítségével lehetett beállítani. Az APIC segítségével az operációs rendszer önállóan tudja kezelni a megszakításokat. A felhasználónak ekkor már nem kell kezet nyújtania. Az APIC és az operációs rendszer teljesen automatikus megszakításkezelésével a PC-hobbist felmentették a valaha létezett egyik legbosszantóbb feladattól.

Az APIC (Advanced Programmable Interrupt Controller) nem tévesztendő össze az ACPI-vel, egy vezérlőegység a számítógép megszakításaihoz.
Többprocesszoros rendszerekben a processzoroknak van egy helyi APIC-je, amelyen keresztül kommunikálnak a többi processzorral és az alaplapon található I/O-APIC-kel. Erre azért van szükség, hogy megszakítás esetén egyértelmű legyen, hogy melyik processzor felelős a megszakításért.
Az APIC segítségével egy operációs rendszer, feltéve, hogy támogatja az APIC-t, többször is megszakítást rendelhet. Emiatt az APIC mostantól minden processzorba és minden alaplapba be van építve.
Egyre több bővítőkártya használatához sürgősen APIC-támogatásra van szükség a chipset és az operációs rendszer részéről. Az APIC mód jelentős fejlesztéseket hozott a PC megszakítási architektúrájában. Az erőforráskonfliktusok gyakorlatilag ma már nem fordulnak elő.

Eljárás APIC móddal

A rendszer indításakor a BIOS kezdetben kezeli az IRQ terjesztést, hogy az eszközök használhatók legyenek. Például az operációs rendszer elindításához a merevlemezről vagy egy másik meghajtóról. Miután az operációs rendszer elindult, átveszi az IRQ kezelés irányítását, és változtatásokat hajt végre a BIOS IRQ elosztásában.
A modern operációs rendszerek az APIC-kompatibilis hardveren végzett IRQ-kezelést nagyon ügyesen és a felhasználó kézi konfigurálása nélkül kezelik. Emiatt az IRQ elosztás manuális megváltoztatásának nincs értelme, és általában egyáltalán nem lehetséges. Általános szabály, hogy az összes operációs rendszer APIC módban van telepítve.