As interrupções são cruciais para a capacidade de um sistema operacional de gerenciar e priorizar tarefas e processos. Eles permitem que o sistema operacional responda aos eventos de maneira assíncrona, impedindo que ele fique amarrado esperando que algo aconteça. Aqui está um colapso de sua função:
1. Acionando uma interrupção: As interrupções são acionadas por eventos de hardware ou software. Exemplos incluem:
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interrupções de hardware: Estes surgem de dispositivos como o teclado (pressionamento de teclas), disco rígido (dados prontos), cartão de rede (pacote recebido), timer (tempo decorrido) ou até erros internos da CPU. Cada dispositivo possui uma linha de solicitação de interrupção exclusiva (IRQ) que usa para sinalizar a CPU.
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interrupções de software (também chamadas de chamadas ou armadilhas): Eles são acionados por um programa solicitando explicitamente os serviços do sistema operacional, como ler um arquivo, alocar memória ou criar um processo. Eles são iniciados por meio de instruções de software.
2. Manuseio de interrupção: Quando ocorre uma interrupção:
1.
sinal de interrupção: A CPU recebe o sinal de interrupção.
2.
Economia de contexto de interrupção: A CPU salva imediatamente o estado atual do processo de execução (registros, contador de programas etc.) na pilha. Isso é crucial para que o processo possa ser retomado mais tarde exatamente de onde parou. Esse estado salvo às vezes é chamado de "contexto de interrupção".
3.
Tabela de vetor de interrupção: A CPU consulta uma tabela de vetor de interrupção. Esta tabela mapeia o IRQ de cada interrupção (ou número de interrupção de software) para o endereço de um manipulador de interrupção específico (rotina de serviço ISR - interrompa) na memória.
4.
Execução do manipulador de interrupção: A CPU salta para o endereço do manipulador de interrupção apropriado. O ISR executa as ações necessárias para responder à interrupção, como ler dados de um dispositivo, lidar com uma chamada do sistema ou lidar com um erro.
5.
Restauração do contexto de interrupção: Depois que o ISR é concluído, a CPU restaura o contexto salvo da pilha, retornando efetivamente o controle ao processo em execução anterior.
3. Priorização de interrupção: O sistema operacional emprega vários mecanismos para gerenciar a priorização de interrupções:
* priorização de hardware
: Algumas arquiteturas de hardware permitem que o próprio hardware priorize as interrupções. As interrupções de prioridade mais alta podem interromper as de menor prioridade (interrupções aninhadas). Por exemplo, uma interrupção do erro no disco rígido pode antecipar uma interrupção do teclado.
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Priorização do software: O sistema operacional pode priorizar ainda mais as interrupções usando técnicas de software dentro dos próprios manipuladores de interrupção. O sistema operacional pode adiar o manuseio de interrupções de prioridade mais baixa até que as prioridades mais altas sejam tratadas.
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interromper mascaramento/desativação: As interrupções podem ser mascaradas (temporariamente desativadas) ou ativadas seletivamente. Isso é crucial durante seções críticas de código em que uma interrupção pode causar corrupção de dados. Por exemplo, uma interrupção pode ser mascarada ao modificar estruturas de dados compartilhadas.
4. Relacionamento com processos e gerenciamento de tarefas: As interrupções são fundamentais para a multitarefa. Eles permitem que o sistema operacional:
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Slicing de tempo: O timer interrompe os interruptores de contexto de disparo, permitindo que o sistema operacional alterne entre diferentes processos de execução, criando a ilusão de simultaneidade.
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I/O Manuseio: As interrupções dos dispositivos de E/S permitem que o sistema operacional gerencie operações assíncronas de entrada/saída sem bloquear a CPU. O processo solicitando a operação de E/S pode continuar em execução enquanto o manipulador de interrupção lida com a transferência de dados em segundo plano.
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Manuseio de erro: As interrupções fornecem um mecanismo para lidar com erros de hardware e exceções do sistema com eficiência, impedindo falhas do sistema.
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Chamadas do sistema: As interrupções de software (chamadas do sistema) permitem que os aplicativos solicitem serviços de SO, interagindo efetivamente com o kernel e gerenciando o acesso aos recursos do sistema.
Em resumo, as interrupções são a base dos sistemas operacionais modernos. Sua capacidade de lidar com eventos assíncronos com eficiência e com uma abordagem priorizada é essencial para gerenciar processos, manuseio de E/S e manutenção da estabilidade e capacidade de resposta do sistema. O uso inteligente do sistema operacional de manuseio de interrupções, priorização e comutação de contexto capacita multitarefa eficientes e a operação geral do sistema de computador.
