Прерывания – это метод взаимодействия периферийных устройств с центральным процессором компьютера (ПК). Они позволяют устройствам передавать сообщения процессору, прерывая выполнение текущей операции и запуская обработку полученных данных. Таким образом, прерывания играют важную роль в процедуре обмена данными между устройствами и ПК.
Существует несколько типов прерываний:
- Внешние прерывания. Этот тип прерывания возникает, когда периферийное устройство, подключенное к компьютеру, отправляет сигнал о готовности передачи данных, прерывая текущую операцию. Внешние прерывания могут быть вызваны, например, нажатием кнопки на клавиатуре или появлением нового сообщения в сетевой карте.
- Программные прерывания. В отличие от внешних прерываний, программные прерывания не связаны с физическими событиями в устройствах. Они являются результатом выполнения специальных команд, вставляемых в программу для инициирования прерывания. Программные прерывания нередко используются для передачи информации между разными частями программы или для синхронизации процессов в многозадачных системах.
- Аппаратные прерывания. Этот тип прерываний возникает в результате работы аппаратных устройств, например, таймера или контроллера прерываний. Они помогают устройствам регулярно обновлять данные или передавать информацию процессору.
Прерывания играют важную роль в процедуре обмена данными между периферийными устройствами и ПК, обеспечивая быструю и эффективную передачу информации. Основные типы прерываний — внешние, программные и аппаратные — предоставляют возможности для гибкого управления процессом обмена данными и повышения производительности компьютерной системы.
Прерывания в ПК
Существуют различные типы прерываний, которые инициируют процедуру обмена данными в ПК:
- Аппаратные прерывания — вызываются устройствами ввода-вывода, такими как клавиатура, мышь, принтер и т.д. Они информируют процессор о наличии новых данных для обработки.
- Программные прерывания — генерируются программным обеспечением для осуществления взаимодействия с различными устройствами или выполнения определенной операции. Например, прерывания могут быть использованы для управления передачей данных по сети.
- Ошибочные прерывания — возникают при обнаружении ошибок в работе процессора или других устройств. Они позволяют системе обнаруживать и обрабатывать неполадки, такие как деление на ноль или недоступность памяти.
При возникновении прерывания процессор приостанавливает текущую задачу и переключается на обработку сигнала прерывания. Затем происходит соответствующая обработка данных с использованием определенных процедур и настройка процессора для продолжения работы с уже новыми данными.
Прерывания в ПК позволяют процессору эффективно управлять своей работой и уведомлять о различных событиях, требующих внимания. Они повышают производительность системы и обеспечивают более гибкое взаимодействие между устройствами и программами.
Внешние прерывания
Когда устройство генерирует внешнее прерывание, оно отправляет сигнал на микропроцессор, который приостанавливает текущую операцию и переходит к обработке прерывания.
Для обработки внешних прерываний используется специальное аппаратное обеспечение — контроллер прерываний. Он отслеживает сигналы от внешних устройств и передает информацию о прерывании микропроцессору.
Микропроцессор, получив сигнал о внешнем прерывании, выполняет соответствующую обработку. Он сохраняет текущее состояние программы, чтобы после завершения обработки прерывания вернуться к ней.
Внешние прерывания позволяют ПК взаимодействовать с внешними устройствами и выполнять различные операции, такие как чтение данных с клавиатуры, запись на принтер и т. д. Они значительно упрощают обмен данными между ПК и внешними устройствами.
Векторные прерывания
Векторные прерывания широко используются в операционных системах и драйверах устройств, чтобы позволить им взаимодействовать с аппаратным обеспечением. Когда происходит определенное событие, связанное с аппаратным устройством, оно может вызвать векторное прерывание. Компьютер переходит к выполнению кода обработчика прерывания, который определен программистом.
Для того чтобы указать адрес обработчика прерывания, векторные прерывания используют векторы прерываний. Вектор представляет собой указатель на адрес в памяти, где находится код обработчика прерывания. Когда происходит прерывание, процессор использует вектор прерывания, чтобы определить, какая программа будет выполняться дальше.
Векторные прерывания обычно предоставляются аппаратными устройствами, такими как сетевые адаптеры, звуковые карты или видеокарты. Они могут быть также инициированы программным обеспечением, например, операционной системой или программой-драйвером. Такие прерывания позволяют устройствам и программам взаимодействовать с процессором и своевременно обрабатывать события, что является важным компонентом работы ПК.
Предварительные прерывания
Эти прерывания представлены сигналами, поступающими от периферийных устройств, таких как клавиатура, мышь, принтер и другие. Когда устройство хочет передать данные компьютеру, оно посылает предварительное прерывание, которое прерывает текущую операцию процессора.
Процессор, получив предварительное прерывание, выполняет необходимую обработку, чтобы гарантировать корректность и сохранность данных от внешних устройств. Затем процессор возобновляет прерванную операцию, после чего передает управление соответствующему устройству для осуществления передачи данных.
Одним из примеров предварительных прерываний является прерывание от клавиатуры. Когда пользователь нажимает клавишу на клавиатуре, клавиатура генерирует предварительное прерывание, которое привлекает внимание процессора. Процессор затем считывает код нажатой клавиши и передает его дальше для последующей обработки.
Таким образом, предварительные прерывания играют важную роль в обмене данными между периферийными устройствами и персональным компьютером, позволяя эффективно управлять внешними устройствами и обеспечивать надежную передачу данных.