Interrupt: differenze tra le versioni
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{{F|sistemi operativi|febbraio 2013}}
Un '''interrupt''', in [[informatica]], è un segnale asincrono che indica il "bisogno di attenzione" da parte di una [[periferica]] finalizzata ad una particolare richiesta di servizio, un evento sincrono che consente l'interruzione di un [[processo (informatica)|processo]] qualora si verifichino determinate condizioni ([[gestione dei processi]]) oppure più in generale una particolare richiesta al [[sistema operativo]] da parte di un [[processo (informatica)|processo]] in [[esecuzione (informatica)|esecuzione]].
== Tipologie ==
Ci sono due tipi di interrupt:
* ''Interrupt hardware'' generati da dispositivi esterni alla [[CPU]] (periferiche), che hanno il compito di comunicare il verificarsi di eventi esterni, di solito dispositivi di [[Input/Output]]. Un interrupt [[hardware]] costringe il [[processore]] a memorizzare il suo stato di esecuzione fino all'arrivo dell'interrupt e ad iniziare l'esecuzione della [[subroutine]] (sottoprogramma) ([[commutazione di contesto]]) che esegue il compito richiesto dall'interrupt, terminato il quale il processore riprende l'esecuzione delle operazioni che stava precedentemente elaborando. Nella pratica, si nota un rallentamento del sistema ed un aumento dell'uso della CPU, che può arrivare ad essere impegnata al 100% e per lunghi periodi.
* ''Interrupt software''
Gli interrupt vengono utilizzati principalmente quando:
* un processo tenta di eseguire un'[[istruzione (informatica)|istruzione]] non valida, come una divisione per zero. In questi casi non è possibile proseguire con l'esecuzione del processo, perché genererebbe parecchi errori, corromperebbe i dati nei [[registro (informatica)|registri]] della CPU e/o porterebbe a un [[Crash (informatica)|crash]] il sistema stesso. Quindi l'interrupt consente di informare il sistema operativo di quanto avvenuto in modo da permettere la corretta gestione del problema.
* un processo richiede un'operazione di I/O al sistema operativo. Le CPU moderne prevedono la possibilità di utilizzare diversi livelli di privilegi
* un dispositivo di [[I/O]] informa la CPU che è disponibile a ricevere o fornire [[dati]]. In questo caso viene avviata un'opportuna procedura del sistema operativo preposta ad occuparsi della relativa periferica. Questo tipo di interrupt necessita una gestione molto attenta, infatti è possibile che due dispositivi abbiano generato un
* il tempo massimo a disposizione per tale processo è raggiunto e lo [[scheduler]] deve riassegnare la CPU ad un altro processo in coda.▼
* viene effettuato il [[debugging]] di un'applicazione. Durante la fase di sviluppo di un [[software|programma]] è frequente la necessità di testare il funzionamento di quanto creato per scoprire e risolvere l'origine dei malfunzionamenti. Il debugging consente di seguire l'evoluzione del programma istruzione per istruzione, dando la possibilità di interrompere il processo in qualunque momento per verificare il valore di ogni parametro. Per effettuare questo è necessario che il [[codice sorgente]] sia compilato in maniera apposita, in questo caso se il programma viene eseguito sotto il controllo di un apposito programma, il debugger, ad ogni istruzione viene eseguito un interrupt che consente di verificare se in tale punto è
▲*un processo richiede un'operazione di I/O al sistema operativo. Le CPU moderne prevedono la possibilità di utilizzare diversi livelli di privilegi che i processi in esecuzione hanno, per ragioni di [[sicurezza informatica|sicurezza]]. Solo il sistema operativo può effettuare alcune operazioni, accedere ad alcune aree di [[memoria (informatica)|memoria]], gestire le [[periferica|periferiche]].
Nel momento in cui il processore riceve una richiesta di interrupt, vi è l'esigenza di determinare quale sia il dispositivo ad averla generata. Vi sono tre sistemi principali per farlo:▼
* Scansione degli interrupt ([[Polling (informatica)|polling]]).
Nelle linee di interrupt multiple ad ogni dispositivo è associato un proprio piedino del [[microprocessore]] per la gestione degli interrupt. Questo sistema è impraticabile per la gestione degli interrupt di numerosi dispositivi
▲*un dispositivo di I/O informa la CPU che è disponibile a ricevere o fornire dati. In questo caso viene avviata un'opportuna procedura del sistema operativo preposta ad occuparsi della relativa periferica. Questo tipo di interrupt necessita una gestione molto attenta, infatti è possibile che due dispositivi abbiano generato un'interrupt durante l'esecuzione di un processo, ed è necessario disporre di meccanismi che evitino conflitti e la perdita di informazioni, ad esempio decidendo quale interrupt ha maggiore priorità e deve essere eseguito per primo e ponendo in coda il secondo.
Le linee di interrupt possono essere mascherabili o non mascherabili, quelle non mascherabili sono riservate ad eventi come errori irreversibili della memoria, mentre quelle mascherabili possono essere disattivate dalla CPU prima dell'esecuzione di sequenze di istruzioni critiche che non devono essere interrotte.
▲*il tempo massimo a disposizione per tale processo è raggiunto e lo [[scheduler]] deve riassegnare la CPU ad un altro processo in coda.
La scansione degli interrupt consiste nell'effettuare una scansione dei dispositivi, interrogando ognuno per un'eventuale conferma della richiesta di interrupt inviata. Quando il dispositivo che ha generato l'interrupt viene interrogato, invierà una conferma al processore e quest'ultimo avvierà la [[Interrupt Service Routine|ISR]] relativa. Impostando la sequenza della scansione è possibile impostare la priorità.▼
▲*viene effettuato il [[debugging]] di un'applicazione. Durante la fase di sviluppo di un [[software|programma]] è frequente la necessità di testare il funzionamento di quanto creato per scoprire e risolvere l'origine dei malfunzionamenti. Il debugging consente di seguire l'evoluzione del programma istruzione per istruzione, dando la possibilità di interrompere il processo in qualunque momento per verificare il valore di ogni parametro. Per effettuare questo è necessario che il [[codice sorgente]] sia compilato in maniera apposita, in questo caso se il programma viene eseguito sotto il controllo di un apposito programma, il debugger, ad ogni istruzione viene eseguito un interrupt che consente di verificare se in tale punto è richiesto l'interruzione del processo.
La vettorizzazione fa uso di un [[circuito integrato]] detto [[Programmable Interrupt Controller]] che ha in ingresso un certo numero di linee di ''[[interrupt request]]'' (IRQ), usate dai dispositivi per richiedere un'interruzione. Quando riceve una richiesta, il PIC si occupa di inviare a sua volta una richiesta di interrupt al processore e, dopo che quest'ultimo ha confermato la richiesta (cosa che potrebbe non avvenire se gli interrupt fossero disabilitati), deposita nel [[bus dati]] l'indice del ''vettore'' di interrupt relativo
▲== Gestione degli interrupt ==
▲Nel momento in cui il processore riceve una richiesta di interrupt, vi è l'esigenza di determinare quale sia il dispositivo ad averla generata. Vi sono tre sistemi principali per farlo:
▲*linee di interrupt multiple
▲*scansione degli interrupt (polling)
▲*vettorizzazione degli interrupt
== Bibliografia ==
▲Nelle linee di interrupt multiple ad ogni dispositivo è associato un proprio piedino per la gestione degli interrupt. Questo sistema è impraticabile per la gestione degli interrupt di numerosi dispositivi, ma può essere utilizzato in tecnologie special purpouse.
* {{cita libro|autore=[[Andrew Stuart Tanenbaum]]|titolo=Architettura dei calcolatori. Un approccio strutturale|editore=Pearson Education|città=Milano|anno=2006|url=http://books.google.it/books?id=hK8lJ4BPOYcC|pp=393-396|capitolo=Interrupt|isbn=978-88-7192-271-3|cid=adc}}
* {{cita libro|autore=[[William Stallings]]|titolo=Architettura e organizzazione dei calcolatori. Progetto e prestazioni|editore=Pearson Education|città=Milano|anno=2010|pp=75-84|isbn=978-88-7192-597-4|cid=adc}}
== Voci correlate ==▼
▲La scansione degli interrupt consiste nell'effettuare una scansione dei dispositivi, interrogando ognuno per un'eventuale conferma della richiesta di interrupt inviata. Quando il dispositivo che ha generato l'interrupt viene interrogato, invierà una conferma al processore e quest'ultimo avvierà la [[Interrupt Service Routine|ISR]] relativa. Impostando la sequenza della scansione è possibile impostare la priorità.
* [[Clock]]
* [[Driver]]
* [[Eccezione (informatica)]]
* [[Gestore di interrupt]]▼
* [[Interrupt request]]▼
* [[Interrupt Service Routine]]▼
* [[Message Signaled Interrupts]]▼
* [[Polling (informatica)]]
* [[Programmable Interrupt Controller]]▼
* [[Direct Memory Access]]
== Collegamenti esterni ==
▲La vettorizzazione fa uso di un [[circuito integrato]] detto [[Programmable Interrupt Controller]] che ha in ingresso un certo numero di linee di ''[[interrupt request]]'' (IRQ), usate dai dispositivi per richiedere un'interruzione. Quando riceve una richiesta, il PIC si occupa di inviare a sua volta una richiesta di interrupt al processore e, dopo che quest'ultimo ha confermato la richiesta (cosa che potrebbe non avvenire se gli interrupt fossero disabilitati), deposita nel [[bus dati]] l'indice del ''vettore'' di interrupt relativo alla ISR che gestisce l'interazione con il dispositivo. I vettori sono contenuti in una tabella situata ad una determinata locazione in memoria, predefinita o meno, e chiamata [[Interrupt vector | interrupt vector table]] (''[[interrupt descriptor table]]'' per [[8086]] e [[IA-32]]). Ogni vettore contiene i dati che permettono al processore di determinare l'indirizzo in memoria della ISR relativa al dispositivo che ha generato l'interrupt, e di gestire quindi l'operazione di I/O richiesta.
* {{Collegamenti esterni}}
{{Controllo di autorità}}
▲==Voci correlate==
{{Portale|informatica}}
▲*[[Gestore di interrupt]]
▲*[[Interrupt request]]
▲*[[Interrupt Service Routine]]
▲*[[Programmable Interrupt Controller]]
▲*[[Non-Maskable interrupt]]
▲*[[Message Signaled Interrupts]]
[[Categoria:Microprocessore]]
[[Categoria:Gestione input/output]]
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