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Introduzione
Le Interruzioni sono un meccanismo fondamentale di un qualsiasi sistema operativo che permette di interrompere il processo in esecuzione sul processore.
Le cause per cui potrebbe avvenire un interruzione sono molteplici, e danno luogo a diversi tipi di interruzioni:
- da programma (sincrone)
- da I/O (asincrone)
- da fallimento hardware (asincrone)
- da timer (asincrone)
Interruzioni Sincrone ed Asincrone
Sincrone
Interruzioni che si verificano in come immediata conseguenza dell’esecuzione una un istruzione che richiede l’intervento del sistema operativo.
Le interruzioni sincrone (al contrario di quelle asincrone) non vengo sollevate da eventi esterni, ma soltanto dal “codice” in esecuzione nel Thread, per questo vengono anche chiamate interruzioni da programma.
Esempi di interruzioni da programma sono:
- Una chiamata di sistema (System Call) per accedere a delle risorse di sistema (esempio lettura/scrittura di un file)
- Errori come come richiesta di accesso a memoria protetta o non presente.
Asincrone
Interruzioni che vengono tipicamente sollevate (molto) dopo l’istruzione che le ha causate, alcune interruzioni asincrone sono sollevate non da istruzioni eseguite nei thread ma da eventi esterni come:
- Interruzioni da input/output
- Interruzioni da fallimento HW
- Interruzioni da comunicazione tra CPU (per multi processor systems)
- Interruzioni da timer (usati per eseguire più processi)
Approfondimento Causa Interruzioni
Input/Output
La maggior parte dei dispositivi di input o output sono più lenti del processore, quindi, il processore manda un comando al dispositivo di I/O e poi aspetta che il dispositivo lo “interrompa” quando è riuscito a completare la richiesta segnalano il completamento o l’errore di un’operazione di I/O.
Fallimento Hardware
Interruzione che si verifica quando un dispositivo hardware del sistema non funziona correttamente o si verifica un errore hardware.
Comunicazione tra CPU
Interruzione che si verifica quando una CPU richiede l’intervento di un’altra CPU in un sistema multiprocessore.
Timer
Interruzione che si verifica quando un timer hardware o software scade.
Questi timers permettono al sistema operativo di eseguire alcune operazioni ad intervalli regolari, come:
- Eseguire una routine di manutenzione del sistema
- Aggiornare la data e l’ora del sistema
- Eseguire una routine di backup dei dati
- Gestire la pianificazione dei processi
Programma
Interruzione causate dall’esecuzione di un istruzione del programma in psucuzione che richiede l’intervento del sistema operativo.
Cause principali sono:
overflow
divisione per 0
debugging: single step o breakpoint
riferimento ad indirizzo di memoria fuori dallo spazio disponibile al programma
riferimento ad indirizzo di memoria momentaneamente non disponibile
memoria virtuale:
Istruzione macchina errata (opcode illegale, oppure operando non allineato)
chiamata a system call (intenzionale)
oss: Vengono anche chiamate exception nei processori intel.
Termine di un Interruzione
Interruzione Asincrona
Al termine di un interruzione asincrona si riprende dall’istruzione subito successiva a quella dove si è verificata l’interruzione.
oss: Solo se la computazione non è stata completamente abortita come conseguenza dell’interruzione.
Interruzione Sincrona
Al termine di un interruzione sincrona ci sono tre possibili casistiche:
- Faults: errore correggibile, viene rieseguita la stessa istruzione dove è avvenuta l’interruzione.
- Aborts: errore non correggibile, si esegue software collegato con l’errore.
- traps e system calls: si continua dall’istruzione successiva.
Fase di Interruzione
Ad ogni ciclo fetch-execute dell’esecuzione di un istruzione, viene anche controllato se si è verificata un’interruzione (o exception)
Nel caso di un interruzione, il programma viene sospeso e viene eseguita una funzione che gestisce l’interruzione (interrupt-handler routine)
Interruzioni Sequenziali ed Annidate
