El mecanismo de interrupción
1. Señal de interrupción: Un evento externo (como que llega un paquete de red, un temporizador que expira o un error de hardware) desencadena una señal de interrupción. Esta señal se envía a la CPU.
2. Manejador de interrupción: La CPU detiene su ejecución de instrucciones actual e inmediatamente salta a una ubicación de memoria predefinida llamada "Handler de interrupción". Este controlador es una pieza de código específicamente diseñada para lidiar con el tipo de interrupción que ocurrió.
3. Guardado de contexto: La CPU guarda el estado de su ejecución actual, incluyendo:
- contador de programa (PC): La dirección de la siguiente instrucción que la CPU iba a ejecutar.
- Registros: Los valores almacenados en los registros de la CPU (que contienen datos temporales).
- Flags: Información de estado sobre la CPU (por ejemplo, bandera de transporte, bandera cero).
4. Servicio de interrupción: El controlador de interrupción toma el control y realiza las acciones necesarias para responder al evento de interrupción. Esto podría involucrar:
- Datos de lectura: Por ejemplo, leer datos de una tarjeta de red cuando llega un paquete.
- Enviando datos: Enviar datos a un dispositivo en respuesta a una interrupción.
- Estado del sistema de actualización: Actualización de contadores, temporizadores u otras variables del sistema.
- Manejo de errores: Tomando acciones correctivas en caso de un error de hardware.
5. Restauración del contexto: Una vez que termina el controlador de interrupción, restaura el contexto guardado (PC, registros, banderas) de regreso a la CPU.
6. Volver a la ejecución: La CPU se reanuda a la ejecución del programa original, comenzando a partir de la instrucción que se interrumpió.
Por qué las interrupciones son importantes
* Respuesta en tiempo real: Las interrupciones permiten que la CPU maneje los eventos en tiempo real, asegurando que las tareas críticas (como la comunicación de la red o la respuesta a la entrada del usuario) se aborden de inmediato.
* Multitarea: Las interrupciones forman la base de los sistemas operativos multitarea, lo que permite múltiples programas para compartir el tiempo de la CPU. La CPU puede cambiar entre tareas rápidamente respondiendo a las interrupciones del temporizador.
* Eficiencia: Las interrupciones permiten que la CPU se concentre en su tarea principal mientras delega el manejo de dispositivos periféricos y otros eventos a los manejadores de interrupción dedicados.
Tipos de interrupciones
* Hardware interrumpe: Activado por dispositivos de hardware externos (como teclado, unidades de disco, tarjetas de red).
* El software interrumpe: Generado por instrucciones dentro del programa en sí (por ejemplo, llamadas al sistema, excepciones).
* El temporizador interrumpe: Generado por un temporizador dentro de la CPU, utilizado para programar y multitarea.
Ejemplo:
Imagina que estás escribiendo en tu teclado. Cada tecla Presione genera una interrupción de hardware. La CPU salta al controlador de interrupción del teclado, lee el código de tecla y actualiza el búfer donde se almacena el texto. Luego vuelve a su procesador de textos, que ahora tiene acceso al personaje recién escrito.