Interrupt in operating system

Mohamed Mokhtar

27 May 202103:09

Summary

TLDRيتناول هذا الفيديو موضوع المقاطعات في نظم التشغيل، حيث يُشرح ما هي المقاطعة بأنها إشارة أو تنبيه يرسلها جهاز خارجي إلى وحدة المعالجة المركزية (CPU) لتنبيهها بوجود عملية بحاجة للاهتمام. يشرح الفيديو نوعين رئيسيين من المقاطعات: المقاطعات المادية والمقاطعات البرمجية. كما يتم تناول كيفية تعامل نظام التشغيل مع المقاطعات عبر معالج المقاطعة، وكيفية تصنيف المقاطعات إلى نوعين: القابلة للإيقاف وغير القابلة للإيقاف، بالإضافة إلى المقاطعات الناتجة عن الأخطاء البرمجية. الفيديو يسلط الضوء على أهمية المقاطعات في تحسين كفاءة النظام.

Takeaways

😀 المقاطعة هي إشارة أو تنبيه يتم إرساله من جهاز خارجي (عادة ما يكون جهاز إدخال/إخراج) إلى وحدة المعالجة المركزية لإعلامها بضرورة معالجة عملية ما.
😀 عند حدوث المقاطعة، يتوقف المعالج عن الأنشطة الحالية، ويقوم بحفظ حالة العملية الحالية قبل تنفيذ معالج المقاطعة.
😀 معالج المقاطعة (أو ما يعرف برoutine خدمة المقاطعة) هو وظيفة في النظام التشغيلي يتم تنفيذها لمعالجة المقاطعة.
😀 بعد تنفيذ معالج المقاطعة، يتم استعادة حالة العملية السابقة للمتابعة من حيث توقفت.
😀 المقاطعة تساعد في إدارة أولويات المعالج وتنظيم تدفق البيانات بين المعالج والأجهزة الخارجية.
😀 المقاطعات تنقسم إلى نوعين رئيسيين: المقاطعات الصلبة (hardware interrupts) والمقاطعات البرمجية (software interrupts).
😀 المقاطعات الصلبة تحدث عندما يرسل جهاز خارجي، مثل لوحة المفاتيح، إشارة إلى المعالج لتنفيذ عمل معين.
😀 المقاطعات الصلبة تنقسم إلى نوعين: المقاطعات القابلة للإخفاء (maskable interrupts) والمقاطعات غير القابلة للإخفاء (non-maskable interrupts).
😀 المقاطعات غير القابلة للإخفاء هي أعلى الأولويات، ويجب معالجتها على الفور تحت أي ظرف كان.
😀 المقاطعات البرمجية تحدث عندما ينتج برنامج قيد التنفيذ إشارة بسبب خطأ، مثل القسمة على صفر أو حدوث حلقة لانهائية.
😀 المقاطعات البرمجية تنقسم أيضًا إلى نوعين: المقاطعات العادية (normal interrupts) والاستثناءات (exceptions) التي تحدث بسبب أخطاء غير متوقعة.

Q & A

ما هو المقاطعة في نظم التشغيل؟
-المقاطعة هي إشارة أو تنبيه يُرسل من جهاز خارجي، عادة ما يكون جهاز إدخال/إخراج، إلى المعالج لإعلامه بوجود عملية تحتاج إلى اهتمام فوري.
كيف يتعامل المعالج مع المقاطعات؟
-عندما يتلقى المعالج المقاطعة، يتوقف عن تنفيذ العمليات الحالية، ويحفظ حالة العملية الجارية، ثم ينفذ دالة تسمى معالج المقاطعة أو الروتين الخدمي للمقاطعة للتعامل مع المقاطعة. بعد الانتهاء، يُستأنف المعالج العمليات السابقة.
ما هو معالج المقاطعة؟
-معالج المقاطعة هو جزء من نظام التشغيل يتمثل في شيفرة برمجية تتعامل مع المقاطعات، حيث يقوم بتحديد أولوية المقاطعات وتخزينها في قائمة انتظار لمعالجتها بشكل مناسب.
ما هي الأنواع الرئيسية للمقاطعات؟
-هناك نوعان رئيسيان من المقاطعات: المقاطعات الصلبة (Hardware Interrupts) والمقاطعات البرمجية (Software Interrupts).
ما هي المقاطعات الصلبة؟
-المقاطعات الصلبة هي تلك التي يتم إرسالها من جهاز خارجي إلى المعالج، مثل جهاز لوحة المفاتيح. هذه المقاطعات يمكن تصنيفها إلى مقاطعات قابلة للإخفاء (Maskable) ومقاطعات غير قابلة للإخفاء (Non-Maskable).
ما الفرق بين المقاطعات القابلة للإخفاء وغير القابلة للإخفاء؟
-المقاطعات القابلة للإخفاء يمكن تأجيلها إذا كانت هناك مقاطعة ذات أولوية أعلى، بينما المقاطعات غير القابلة للإخفاء يجب معالجتها فوراً دون تأجيل.
ما هي أمثلة على المقاطعات غير القابلة للإخفاء؟
-مثال على المقاطعات غير القابلة للإخفاء هو الإشارة الناتجة عن مؤقت المراقبة (Watchdog Timer) عندما يتطلب الأمر تدخلاً فورياً.
ما هي المقاطعات البرمجية؟
-المقاطعات البرمجية هي إشارات تُرسل من برنامج جاري تنفيذه إلى المعالج بسبب حدوث خطأ أثناء تنفيذ البرنامج، مثل القسمة على صفر أو حدوث حلقة لا نهائية.
كيف يتم تصنيف المقاطعات البرمجية؟
-المقاطعات البرمجية تنقسم إلى نوعين: المقاطعات العادية (Normal Interrupts) التي تسببها التعليمات البرمجية، والمقاطعات الاستثنائية (Exceptions) التي تحدث بسبب أخطاء غير متوقعة مثل القسمة على صفر.
ماذا يحدث في حال عدم وجود مقاطعات في النظام؟
-في حال عدم وجود مقاطعات، قد يضطر المستخدم للانتظار حتى يتمكن تطبيق معين من الحصول على الأولوية الكافية لتنفيذه، مما يؤدي إلى تأخير في استجابة النظام.