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informatik artikel (Interpretation und charakterisierung)

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Hardware-interrupts


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Wie schon der Name sagt, werden diese Unterbrechungen durch einen Hardware-Baustein (beim Timer-Interrupt z.B. durch den Timer-Baustein) oder ein Peripheriegerät wie beispielsweise die Festplatte ausgelöst. Man unterscheidet zwei grundsätzlich verschiedene Arten von Hardware-Interrupts: den nicht-maskierbaren Interrupt NMI sowie die (maskierbaren) Interruptanforderungen IRQ (Interrupt Request). Für die Bedienung eines solchen IRQ spielt der Interruptcontroller 8259 eine große Rolle. Er verwaltet mehrere Interrupt-Anforderungen und gibt sie geordnet nach ihrer Priorität gezielt an den Prozessor weiter.

Löst der Computer einen NMI aus, so arbeitet der i386 den gerade ausgeführten Befehl ab und führt unmittelbar anschließend in gleicher Weise wie oben einen Interrupt 2 aus. Beim PC wird ein NMI ausgelöst, wenn beim Lesen von Daten aus dem Speicher ein Paritätsfehler oder ein anderes ernstes Hardware-Problem wie z.B. eine fehlerhafte Busarbitrierung, auftritt. Der Computer meldet sich bei einem Paritätsfehler mit der folgenden Nachricht:

Paritätsfehler bei xxxx:xxxx

xxxx:xxxx gibt das Byte mit dem Paritätsfehler an. Die Besonderheit des NMI ist, daß er (wie bereits der Name sagt) nicht unterdrückt werden kann. Ein NMI drängelt sich immer nach vorne. Da er normalerweise nur bei einer wirklich schwerwiegenden Fehlfunktion der Hardware ausgelöst wird, ist dies aber verständlich und auch richtig: Ein PC mit unzuverlässigem Speicherinhalt muß am Datenselbstmord gehindert werden.

Demgegenüber können die Interrupt-Anforderungen IRQ maskiert werden, indem man mit CLI (Clear Interrupt Flag) das Interrupt Flag IE löscht. Alle Interrupt-Anforderungen über den Anschluß INTR des i386 werden dann ignoriert. Erst durch den umgekehrten Befehl STI (Set Interrupt Flag) werden solche Interrupts wieder zugelassen. Zu beachten ist, daß der Befehl INT xx implizit ein CLI ausführt. Nach einem INT müssen also Interrupt-Anforderungen mit einem STI explizit wieder zugelassen werden, sonst wird der Computer taub. IRQs werden üblicherweise durch ein Peripheriegerät ausgelöst, beispielsweise die serielle Schnittstelle oder den Drucker.

Hardware-Interrupts (NMI und IRQ) sind im Gegensatz zu Software-Interrupts völlig asynchron. Es tritt ja z.B. nicht immer an der gleichen Programmstelle ein Speicherparitätsfehler auf. Abgesehen davon benötigt die Festplatte in Abhängigkeit von der Ausgangsstellung der Festplattenköpfe eine unterschiedliche Zeitspanne, bis die Daten zum Programm übertragen werden können. Dies macht die Erfassung von Programmfehlern sehr schwierig, wenn sie nur im Zusammenhang mit Hardware-Interrupts auftreten.

 
 



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