Системные прерывания: что это

Всякий раз, когда происходит системное прерывание, процессор прекращает выполнять текущую задачу и переходит к обработке прерывания. Операционная система запускает соответствующий обработчик прерывания, который выполняет необходимые действия, связанные с прерыванием. Обработчики прерываний обычно часть операционной системы, но некоторые могут быть предоставлены самими устройствами.

Прерывания очень важны для правильной работы операционной системы и взаимодействия с аппаратными устройствами. Без системных прерываний операционная система не смогла бы эффективно управлять устройствами и обрабатывать события, такие как нажатие на клавиатуре или передача данных по сети.

Существует несколько видов системных прерываний, которые могут происходить на компьютере. К ним относятся прерывания от таймера, прерывания от аппаратного обеспечения, прерывания от программного обеспечения и прерывания от ошибок. Каждое прерывание имеет свой номер и обрабатывается соответствующим обработчиком прерываний.

Что такое системные прерывания и как они работают?

Причиной системного прерывания может быть различные события, например, нажатие клавиши на клавиатуре, завершение операции ввода-вывода, окончание выполнения программы и т. д. Операционная система определяет список возможных прерываний и установленные для них обработчики, которые выполняются при возникновении соответствующего прерывания.

Системные прерывания позволяют операционной системе эффективно управлять ресурсами компьютера. Например, если пользователь нажимает клавишу на клавиатуре, то процессор сразу переходит к обработке этого события, что позволяет операционной системе мгновенно реагировать на действия пользователя. Также системные прерывания позволяют операционной системе контролировать и регулировать работу других устройств, таких как жесткий диск, сетевая карта и другие периферийные устройства.

Для успешной работы системных прерываний необходимо, чтобы операционная система и устройства были правильно настроены и совместимы между собой. Операционная система должна иметь соответствующие драйверы для обработки прерываний от всех установленных устройств. Устройства, в свою очередь, должны поддерживать возможность генерации системных прерываний и передачи информации операционной системе.

Роль системных прерываний в компьютере

Роль системных прерываний заключается в том, чтобы позволить устройствам и операционной системе работать в согласованном режиме. Когда устройство готово передать информацию или запросить действие, оно отправляет прерывание ядру операционной системы. Ядро операционной системы обрабатывает это прерывание и выполняет необходимые действия, чтобы удовлетворить запрос устройства.

Системные прерывания также позволяют операционной системе эффективно управлять ресурсами компьютера. Они позволяют одновременно работать нескольким программам и устройствам, а также распределять системные ресурсы, такие как процессорное время и память, между ними. Без системных прерываний компьютер не смог бы эффективно выполнять многозадачные операции.

Каждый тип устройства имеет свой уникальный номер прерывания, который ядро операционной системы использует для определения и обработки прерывания. Например, клавиатура может отправлять прерывание с номером 1, а жесткий диск – с номером 2. Это позволяет операционной системе точно определить источник прерывания и выполнить соответствующие действия.

В итоге, системные прерывания играют важную роль в работе компьютера, обеспечивая эффективное взаимодействие между аппаратным и программным обеспечением, а также управление ресурсами компьютера. Они позволяют операционной системе эффективно обрабатывать запросы от устройств и поддерживать параллельную работу многих программ и устройств.

Как происходит обработка системных прерываний?

Когда возникает системное прерывание, процессор прекращает выполнение текущей инструкции и передает управление специальной части операционной системы, называемой прерыванием (interrupt handler) или обработчиком прерывания. Прерывание может быть вызвано различными событиями, такими как нажатие клавиши на клавиатуре, окончание операции ввода-вывода или истечение времени таймера.

Прерывание может быть маскировано или разрешено для обработки. Когда прерывание разрешено, процессор будет реагировать на возникающие события и вызывать соответствующий обработчик прерывания. Если же прерывание маскировано, процессор будет игнорировать возникающие события.

Когда процессор передает управление обработчику прерывания, он сохраняет текущее состояние программы, включая значения регистров, указатель команд, флаги состояния и другие данные, на стеке. Затем обработчик прерывания выполняет необходимые операции для обработки прерывания.

После выполнения обработчика прерывания процессор восстанавливает сохраненное состояние программы и возобновляет выполнение прерванной инструкции. В некоторых случаях обработчик прерывания может изменить ход выполнения программы или передать управление другому обработчику. Это позволяет операционной системе эффективно управлять различными событиями и обеспечить высокую отзывчивость системы.

В таблице ниже приведены основные шаги обработки системного прерывания:

Таким образом, системные прерывания позволяют операционной системе эффективно обрабатывать различные события и поддерживать нормальное функционирование компьютерной системы.