Sistemas computaciones

2.4 interrupciones de hardware

Interrupciones hardware
Son interrupciones que se producen como resultado de, normalmente, una operación de E/S. No son producidas por ninguna instrucción si no que son señales que producen los dispositivos para indicarle al procesador que necesitan ser 'atendidos'. Las interrupciones hardware son interesantes en cuanto a que permiten mejorar la productividaddel procesador ya que este último puede ordenar una operación de E/S y en lugar de tener que esperar a que el dispositivo acabe realizando una espera activa, es decir, sin hacer ningún trabajo útil, se puede dedicar a atender a otro proceso o aplicación y cuando el dispositivo este de nuevo disponible será el encargado de notificarle al procesador mediante la línea de interrupción ya que estápreparado para continuar/terminar la operación de E/S.
Interrupciones software o excepciones
Es un tipo de interrupción sincrónica típicamente causada por una condición de error, por ej. una división por 0 o un acceso inválido a memoria en un proceso de usuario. Normalmente genera un cambio de contexto a modo supervisor para que el sistema operativo atienda el error. De manera que podemos ver como lasexcepciones son un mecanismo de protección que permite garantizar la integridad de los datos tanto en el espacio de usuario como en el espacio kernel. El SO cuando detecta una excepción intenta solucionarla pero en caso de no poder simplemente notificará la condición de error a la aplicación y abortará la misma.

2.4.1 Enmascarable.
El controlador de interrupciones debe ser capaz de habilitaro inhibir líneas de interrupción (operación llamada comúnmente enmascarar por la utilización de una máscara), y establecer prioridades entre las distintas interrupciones habilitadas. Cuando varias líneas de petición de interrupción se activan a la vez, el controlador de interrupciones utilizará estas prioridades para escoger la interrupción sobre la que informará al procesador principal. Sinembargo hay interrupciones que no se pueden enmascarar o deshabilitar, las conocidas como interrupciones no enmascarables o NMI.
Un procesador principal (sin controlador de interrupciones integrado) suele tener una única línea de interrupción llamada habitualmente INT. Esta línea es activada por el controlador de interrupciones cuando tiene una interrupción que servir. Al activarse esta línea, elprocesador consulta los registros del controlador de interrupciones para averiguar qué IRQ es la que ha de atender. A partir del número de IRQ busca en el vector de interrupciones qué rutina debe llamar para atender una petición del dispositivo asociado a dicha IRQ.
Las rutinas de interrupción generalmente toman un pequeño tiempo de ejecución y la mayoría no pueden ser interrumpidas cuando se estánatendiendo, porque al entrar en ellas se almacena el estado de los registros en una pila y si se interrumpen muchas veces, la pila se puede desbordar.

2.4.2 No-enmascarable.
Una interrupción no enmascarable (o NMI) es un tipo especial de interrupción usada en la mayoría de los microordenadores como el IBM PC y el Apple II.
Una interrupción no enmascarable causa que la CPU deje lo que estáhaciendo, cambie el puntero de instrucción para que apunte a una dirección particular y continúe ejecutando el código de esa dirección. Se diferencia de los otros tipos de interrupción en que los programadores no pueden hacer que la CPU las ignore, aunque algunos ordenadores pueden por medios externos bloquear esa señal, dando un efecto similar al resto de las interrupciones.

2.5 Acceso Directo amemoria.

El acceso directo a memoria (DMA, del inglés Direct Memory Access) permite a cierto tipo de componentes de ordenador acceder a la memoria del sistema para leer o escribir independientemente de la CPU principal. Muchos sistemas hardware utilizan DMA, incluyendo controladores de unidades de disco, tarjetas gráficas y tarjetas de sonido. DMA es una característica esencial en todos los...