domingo, 15 de marzo de 2009

Interrupciones

INTERRUPCIONES

Una interrupción es un mecanismo que permite ejecutar un bloque de instrucciones interrumpiendo la ejecución de un programa, y luego restablecer la ejecución del mismo sin afectarlo directamente. De este modo un programa puede ser interrumpido temporalmente para atender alguna necesidad urgente del computador y luego continuar su ejecución como si nada hubiera pasado.

Generalmente se aplica para realizar tareas elementales asincrónicas en el computador tales como responder al teclado, escribir en la pantalla, leer y escribir archivos. Podemos considerar una tarea asincrónica como aquella que es solicitada sin previo aviso y aleatoriamente desde el punto de vista del computador. Tomemos el caso de la operación Ctrl-Alt-Supr. En Windows tiene el efecto de que aparece en pantalla una lista de los procesos y ventanas en ejecución en el computador. En cambio en el Sistema Operativo DOS cuando el usuario presiona simultáneamente dichas teclas el computador procede a reinicializarse, aunque pueda estar ocupado ejecutando un programa en ese instante. Vale decir fuerza obligadamente a que el computador se reinicialice. Ya sea en el sistema Windows o en DOS, el computador no está constantemente monitoreando el teclado para ver si el usuario ha solicitado un Ctrl-Alt-Del, ya que en ese caso consumiría mucho tiempo de proceso en ello y por ende la capacidad de proceso se vería significativamente afectada. La solución empleada es una interrupción.

Luego cada vez que el usuario presiona una tecla, la CPU es advertida a través de una señal especial de interrupción. Cuando la CPU advierte/recibe una señal de interrupción suspende temporalmente el proceso actual almacenando en memoria RAM un bloque con toda la información necesaria para restablecer posteriormente la ejecución del programa si es que procede. Enseguida la CPU determina qué elemento ha solicitado la interrupción y para cada caso existe un bloque de instrucciones que realiza la tarea correspondiente que es ejecutada a continuación. Terminada la ejecución se restablece el programa original en el mismo punto en que fue interrumpido usando para ello la información almacenada previamente.

Cada interrupción tiene asignada un número único. El PC está diseñado de manera que la interrupción tiene asignada 4 bytes de memoria RAM. La dirección de los cuatro bytes en la memoria corresponde al número de la interrupción multiplicado por 4. Por ejemplo la interrupción IRQ 5 tiene asignada 4 bytes en la dirección 0x00014 (0000:0014). El contenido de los 4 bytes de memoria RAM asignados a una interrupción contiene a su vez una dirección que es un puntero a un bloque de instrucciones de máquina que realiza el procedimiento correspondiente. De este modo al iniciar la ejecución de una interrupción de los cuatro bytes que tiene asignados se obtiene la dirección del bloque de instrucciones que efectivamente se ejecutan. Por ejemplo si en la dirección 0000:0014 estuviera almacenado el valor 0xFFF00, ello significa que en dicha dirección (ó (F000:FF00) se encuentra el bloque de instrucciones a ejecutar cuando la interrupción IRQ 5 sea requerida.

Existen tres tipos de interrupciones :

Las interrupciones internas son generadas por ciertos eventos que surgen durante la ejecución de un programa.

Este tipo de interrupciones son manejadas en su totalidad por el hardware y no es posible modificarlas.

Un ejemplo claro de este tipo de interrupciones es la que actualiza el contador del reloj interno de la computadora, el hardware hace el llamado a esta interrupción varias veces durante un segundo para mantener la hora actualizada.

Aunque no podemos manejar directamente esta interrupción (no podemos controlar por software las actualizaciones del reloj), es posible utilizar sus efectos en la computadora para nuestro beneficio, por ejemplo para crear un "reloj virtual" actualizado continuamente gracias al contador del reloj interno. Unicamente debemos escribir un programa que lea el valor actual del contador y lo traduzca a un formato entendible para el usuario.

IRQ Prioridad Función
0 1 Timer
1 2 Teclado Hardware
2
Reservada
3 11 COM 2
4 12 COM 1
5 13 Tarjeta de Sonido
6 14 Controlador Floppy
7 15 Puerta Paralela
8 3 Reloj (tics)
9 4 Libre para tarjeta de red, sonido, puerta SCSI
10 5 idem
11 6 idem
12 7 PS-mouse
13 8 Co-procesador matemático
14 9 Canal IDE primario
15 10 Canal IDE secundario

Las interrupciones de software pueden ser activadas directamente por el ensamblador invocando al número de interrupción deseada con la instrucción INT.

El uso de las interrupciones nos ayuda en la creación de programas, utilizandolas nuestros programas son más cortos, es más fácil entenderlos y usualmente tienen un mejor desempeño debido en gran parte a su menor tamaño.

Este tipo de interrupciones podemos separarlas en dos categorias: las interrupciones del sistema operativo DOS y las interrupciones del BIOS.

La diferencia entre ambas es que las interrupciones del sistema operativo son más fáciles de usar pero también son más lentas ya que estas interrupciones hacen uso del BIOS para lograr su cometido, en cambio las interrupciones del BIOS son mucho más rápidas pero tienen la desventaja que, como son parte del hardware son muy específicas y pueden variar dependiendo incluso de la marca del fabricante del circuito.

La elección del tipo de interrupción a utilizar dependerá unicamente de las caracteristicas que le quiera dar a su programa: velocidad (utilizando las del BIOS) o portabilidad (utilizando las del DOS).

CSL-UNEFA 2009



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