وقفه

سیستم‌عامل
ویژگی‌های مشترک
مدیریت فرایند وقفه مدیریت حافظه سیستم فایل مجازی راه‌انداز شبکه رایانه‌ای امنیت رایانه‌ای واسط گرافیکی کاربر

در فرهنگ رایانه، وقفه یا انترراپت (به انگلیسی: Interrupt)‏ یک سیگنال به ریزپردازنده است که به توجه و پاسخ سریع CPU نیاز دارد. هنگامی که یک وقفه رخ می‌دهد، پردازنده عملیات جاری خود را متوقف می‌کند تا به درخواست وقفه رسیدگی کند. ریزپردازنده‌های خانواده ۸۰۸۶ به وقفه‌های تولید شده به وسیله سخت‌افزار و نرم‌افزار پاسخ می‌دهند که به ترتیب به آنها وقفه‌های سخت‌افزاری، و وقفه‌های نرم‌افزاری گفته می‌شود.

فرض کنید که قرار است بین هارد و سی پی یو ارتباط برقرار شودو هرگاه خواندن تمام شد cpu مطلع شود اگر یک بیت برای اینکار بگذاریم و cpu دايمن چک کند هزینه بر است اما وقفه نیاز به کنترل cpu ندارد و هر وقت خواندن تمام شد هارد یک وقفه برای cpu می‌فرستد.

انواع وقفه

256 سطح الويت توسط پردازنده های 80x86 پشتيبانی می شود که می توان آنها را به سه گروه کلی تقسيم کرد:

   • وقفه های داخلی سخت افزاری
   • وقفه های خارجی سخت افزاری
   • وقفه های نرم افزاری

وقفه های داخلی سخت افزاری

وقفه های داخلی سخت افزاری (internal hardware-interrupts) بدليل رخ دادن وضعيت معينی که درحين اجرای يک برنامه پيش آمده توليد می شوند(مانند تقسيم بر صفر).

وقفه هايی که در اثر خطا بوجود می آيد تله (trap) هم ناميده می شود. تله باعث سقط برنامه می شوند.

اين وقفه ها توسط سخت افزار اداره می شوند و امکان تغيير آنها وجود ندارد. اما با وجوديکه نمی توان آنها را مستقيما مديريت کرد، اين امکان وجود دارد که از اثر آن روی کامپيوتر به نحو مفيدی استفاده شود.

مثال. سخت افزار وقفه شمارنده ساعت کامپيوتر را چندبار در ثانيه فراخوانی می کند تا زمان را نگه دارد. می توان برنامه ای نوشت که مقدار شمارنده ساعت را خوانده آنرا به شکل قابل درک کاربر به صورت ساعت و دقيقه تبديل کند. وقفه های خارجی سخت افزاری

وقفه های خارجی سخت افزاری (external hardware-interrupts) خارج از CPU و توسط دستگاه های جانبی ، مانند صفحه کليد، چاپگر، کارت های ارتباطی و يا کمک پردازنده توليد می شوند.

دستگاه های جانبی با ارسال وقفه به CPU خواستار قطع اجرای برنامه فعلی شده و CPU را متوجه خود می کنند. آنها به پايه (maskable interrupts) INTR يا (non maskable interrupts) NMI پردازنده متصل هستند.

وقفه های دستگاه ها می توانند از طريق مداری به نام PIC 8259A، که کارش منحصرا سروکار داشتن با اين نوع وقفه هاست، به پردازنده ارسال شوند. مدار (programmable interrupt controller) PIC که توسط CPU کنترل می شود سيگنال هايش را روی پايه INTR قرار می دهد و امکان فعال و غيرفعال کردن وقفه ها و تغيير سطح الويت را تحت نظارت يک برنامه می دهد.

دستورات STI و CLI می توانند برای فعال و غيرفعال کردن وقفه هایی که روی پايه INTR ارسال می شوند بکار روند که البته روی وقفه های NMI تاثيری ندارد. وقفه های نرم افزاری

وقفه های نرم افزاری (software interruptions) در نتيجه دستورالعمل int در يک برنامه درحال اجرا توليد می شوند.

برنامه نويس می تواند با دادن دستور int يک وقفه نرم افزاری توليد کند. بدين طريق بلافاصله اجرای برنامه فعلی را متوقف می کند و CPU را به روتين وقفه هدايت می کند. برنامه نويس از طريق وقفه ها می تواند در برنامه با وسايل جانبی ارتباط برقرار کند. استفاده از وقفه ها باعث کوتاهتر شدن کد برنامه و درک آسانتر و اجرای بهترآن می شود.

روتين های وقفه نرم افزاری بخشی از سيستم عامل هستند. از اينرو وقفه های نرم افزاری را می توان به دو گروه تقسيم کرد؛ وقفه های سيستم عامل DOS و وقفه های BIOS. وقفه های DOS آسانتر استفاده می شوند اما از وقفه های BIOS که قسمتی از سخت افزار هستند کندتر هستند.

DOS اين نوع وقفه ها را برای اجرای (application programming interface) API خودش استفاده می کند. بيشتر سيستم عامل های جديد مانند Windows و Unix واسطه C-based را استفاده می کنند.

منابع

• نورتن، پیتر، (و سایر نویسندگان)، کتاب مرجع برنامه‌نویسان سیستمهای PC، مترجم: محمدحسین مختارانی، انتشارات ناقوس، ۱۳۷۳.