Системные прерывания нагружают процессор. Аппаратные прерывания. Контроллер прерываний Как поймать прерывания в win 7

Описание

Ошибка деления. Вызывается автоматически после выполнения команд DIV или IDIV, если в результате деления происходит переполнение (например, при делении на 0). DOS обычно при обработке этого прерывания выводит сообщение об ошибке и останавливает выполнение программы. Для процессора 8086 при этом адрес возврата указывает на следующую после команды деления команду, а в процессоре 80286 - на первый байт команды, вызвавшей прерывание.

Прерывание пошагового режима. Вырабатывается после выполнения каждой машинной команды, если в слове флагов установлен бит пошаговой трассировки TF. Используется для отладки программ. Это прерывание не вырабатывается после выполнения команды MOV в сегментные регистры или после загрузки сегментных регистров командой POP.

Аппаратное немаскируемое прерывание. Это прерывание может использоваться по-разному в разных машинах. Обычно вырабатывается при ошибке четности в оперативной памяти и при запросе прерывания от сопроцессора.

Прерывание для трассировки. Это прерывание генерируется при выполнении однобайтовой машинной команды с кодом CCh и обычно используется отладчиками для установки точки прерывания.

Переполнение. Генерируется машинной командой INTO, если установлен флаг OF. Если флаг не установлен, то команда INTO выполняется как NOP. Это прерывание используется для обработки ошибок при выполнении арифметических операций.

Печать копии экрана. Генерируется при нажатии на клавиатуре клавиши PrtScr. Обычно используется для печати образа экрана. Для процессора 80286 генерируется при выполнении машинной команды BOUND, если проверяемое значение вышло за пределы заданного диапазона.

Неопределенный код операции или длина команды больше 10 байт (для процессора 80286).

Особый случай отсутствия математического сопроцессора (процессор 80286).

IRQ0 - прерывание интервального таймера, возникает 18,2 раза в секунду.

IRQ1 - прерывание от клавиатуры. Генерируется при нажатии и при отжатии клавиши. Используется для чтения данных от клавиатуры.

IRQ2 - используется для каскадирования аппаратных прерываний в машинах класса AT.

IRQ3 - прерывание асинхронного порта COM2.

IRQ4 - прерывание асинхронного порта COM1.

IRQ5 - прерывание от контроллера жесткого диска для XT.

IRQ6 - прерывание генерируется контроллером флоппи-диска после завершения операции.

IRQ7 - прерывание принтера. Генерируется принтером, когда он готов к выполнению очередной операции. Многие адаптеры принтера не используют это прерывание.

Обслуживание видеоадаптера.

Определение конфигурации устройств в системе.

Определение размера оперативной памяти в системе.

Обслуживание дисковой системы.

Последовательный ввод/вывод.

Расширенный сервис для AT-компьютеров.

Обслуживание клавиатуры.

Обслуживание принтера.

Запуск BASIC в ПЗУ, если он есть.

Обслуживание часов.

Обработчик прерывания Ctrl-Break.

Прерывание возникает 18.2 раза в секунду, вызывается программно обработчиком прерывания таймера.

Адрес видеотаблицы для контроллера видеоадаптера 6845.

Указатель на таблицу параметров дискеты.

Указатель на графическую таблицу для символов с кодами ASCII 128-255.

Используется DOS или зарезервировано для DOS.

Прерывания, зарезервированные для пользователя.

Не используются.

IRQ8 - прерывание от часов реального времени.

IRQ9 - прерывание от контроллера EGA.

IRQ10 - зарезервировано.

IRQ11 - зарезервировано.

IRQ12 - зарезервировано.

IRQ13 - прерывание от математического сопроцессора.

IRQ14 - прерывание от контроллера жесткого диска.

IRQ15 - зарезервировано.

Не используются.

Зарезервированы для BASIC.

Используются интерпретатором BASIC.

Здесь мы разберем такие важные темы, как: обработка прерываний, векторы прерываний, программные прерывания, IRQ , в общем поговорим на темы прерывания.

Идея прерывания была предложена в середине 50-х годов и основная цель введения прерываний – реализация синхронного режима работы и реализация параллельной работы отдельных устройств ЭВМ.

Прерывания и обработка прерываний зависят от типа ЭВМ, поэтому их реализацию относят к машинно-зависимым свойствам операционных систем.

Прерывание (interrupt) – это сигнал, заставляющий ЭВМ менять обычный порядок выполнения команд процессором.

Возникновение подобных сигналов обусловлено такими событиями , как:

• завершение операций ввода-вывода.
• истечение заранее заданного интервала времени.
• попытка деления на нуль.
• сбой в работе аппаратного устройства и др.

Обработка прерывания

С каждым прерыванием связывают число, называемое номером типа прерывания или просто номером прерывания . Система умеет распознавать, какое прерывание, с каким номером оно произошло, и запускает соответствующую этому номеру программу обработки прерывания. Таким образом, при поступлении сигнала на прерывание происходит принудительная передача управления от выполняемой программы к системе, а через нее — к обработчику прерываний.

Например прерывание с номером 9 — прерывание от клавиатуры, которое генерируется при нажатии и при отжатии клавиши. Используется для чтения данных с клавиатуры. Обозначается в ОС как IRQ 1, где IRQ – обозначение прерывания, а 1 – приоритет прерывания. Данные о запросах на прерывание можно проанализировать в диспетчере устройств:

Обработчик прерываний – программа обработки прерывания, являющаяся частью ОС, предназначенная для выполнения ответных действий на условие, вызвавшее прерывание.

Предположим, что в момент поступления сигнала прерывания от некоторого источника программа А находится в решении. В результате управление автоматически передается обработчику прерываний. После завершения обработки управление может быть снова передано в ту точку программы А, где ее выполнение было прервано:

Векторы прерываний

Адреса программ, соответствующих различным прерываниям, собраны в таблицу, которая называется таблицей векторов прерываний .

Для микропроцессора требуется простой способ определения местоположения программы обработки прерывания и это осуществляется путем использования таблицы векторов прерываний .

Таблица векторов прерываний занимает первый килобайт оперативной памяти — адреса от 0000:0000 до 0000:03FF. Таблица состоит из 256 элементов — FAR-адресов обработчиков прерываний. Эти элементы называются векторами прерываний . В первом слове элемента таблицы записано смещение, а во втором — адрес сегмента обработчика прерывания. Векторами являются просто полные адреса памяти программы (в сегментированной форме), которая должна быть активизирована в случае возникновения прерывания.

Прерыванию с номером 0 соответствует адрес 0000:0000, прерыванию с номером 1 — 0000:0004 и т.д. Адрес такой состоит из пары 2-байтовых слов, поэтому каждый из векторов занимает четыре байта.

Можно просмотреть таблицу векторов прерываний в компьютере, если воспользоваться программой DEBUG. Используйте команду D для вывода содержимого начала памяти: D 0:0. Программа DEBUG покажет вам первые 128 байтов или 32 вектора, которые могут иметь вид наподобие следующего:

0000:0000 E8 4E 9A 01 00 00 00 00-C3 E2 00 F0 00 00 00 00
0000:0010 F0 01 70 00 54 FF 00 F0-05 18 00 F0 05 18 00 F0
0000:0020 2C 08 51 17 D0 0A 51 17-AD 08 54 08 E8 05 01 2F
0000:0030 FA 05 01 2F 05 18 00 F0-57 EF 00 F0 F0 01 70 00
0000:0040 90 13 C7 13 4D F8 00 F0-41 F8 00 F0 3E 0A 51 17
0000:0050 5C 00 B7 25 59 F8 00 F0-E2 0A 51 17 9C 00 B7 25
0000:0060 00 00 00 F6 8E 00 DE 09-6E FE 00 F0 F2 00 7B 09
0000:0070 27 08 51 17 A4 F0 00 F0-22 05 00 00 00 00 00 F0

Векторы хранятся как «слова наоборот»: сначала смещение, а потом сегмент. Например, первые четыре байта, которые программа DEBUG показала выше (E8 4E 9A 01) можно преобразовать в сегментированный адрес 019A:4EE8.

Можно встретить три вида адресов в таблице векторов . Это могут быть адреса, указывающие на ROM-BIOS, которые можно идентифицировать шестнадцатеричной цифрой F, которая предшествует номеру сегмента. Это могут быть адреса, которые указывают на главную память (как в примере: 019A:4EE8). Эти адреса могут указывать на подпрограммы ДОС или на резидентную программу (например, SideKick или Prokey), либо они могут указывать на саму программу DEBUG (поскольку DEBUG должна временно управлять прерыванием). Также векторы могут состоять из одних нулей, когда прерывание с данным номером не обрабатывается в текущий момент.

Инициализация таблицы происходит частично BIOS после тестирования аппаратуры и перед началом загрузки операционной системой, частично при загрузке операционной системы.

Ниже приведено назначение некоторых векторов:

IRQ0 — IRQ15 — это аппаратные прерывания.

Механизм обработки прерываний

При обработке каждого прерывания должна выполняться следующая последовательность действий:

• Восприятие запроса на прерывание: прием сигнала и идентификация прерывания.
• Запоминание состояния прерванного процесса: определяется значением счетчика команд (адресом следующей команды) и содержимым регистров процессора.
• Передача управления прерывающей программе (в счетчик команд заносится начальный адрес подпрограммы обработки прерываний, а в соответствующие регистры – информация из слова состояния процессора).
• Обработка прерывания.
• Восстановление прерванного процесса и возврат в прерванную программу.

Главные функции механизма прерывания:

1. распознавание или классификация прерываний.
2. передача управления соответственно обработчику прерываний.
3. корректное возвращение к прерванной программе (перед передачей управления обработчику прерываний содержимое регистров процессора запоминается либо в памяти с прямым доступом либо в системном стеке).

Типы прерываний

Прерывания, возникающие при работе вычислительной системы, можно разделить на 4 группы:

Аппаратные прерывания вызываются физическими устройствами и возникают по отношению к программе асинхронно, т.е. в общем случае невозможно предсказать, когда и по какой причине программа будет прервана.

Аппаратные прерывания не координируются c работой программного обеспечения. Когда вызывается прерывание, то процессор оставляет свою работу, выполняет прерывание, a затем возвращается на прежнее место.

Внешние прерывания возникают по сигналу какого-либо внешнего устройства например:

• Прерывание, которое информирует систему о том, что требуемый сектор диска уже прочитан, его содержимое доступно программе.
• Прерывание, которое информирует систему о том, что завершилась печать символа на принтере и необходимо выдать следующий символ.
• Прерывания по нарушению питания.
• Нормальное завершение некоторой операции ввода-вывода (нажатие клавиши на клавиатуре).
• Прерывание по таймеру.

Прерывание по таймеру вызывается интервальным таймером. Этот таймер содержит регистр, которому может быть присвоено определенное начальное значение посредством специальной привилегированной команды. Значение этого регистра автоматически уменьшается на 1 по истечении каждой миллисекунды времени. Когда это значение становятся равным нулю, происходит прерывание по таймеру. Подобный интервальный таймер используется операционной системой для определения времени, в течение которого программа пользователя может оставаться под управлением машины.

Маскируемые и немаскируемые внешние прерывания

Существуют два специальных внешних сигнала среди входных сигналов процессора, при помощи которых можно прервать выполнение текущей программы и тем самым переключить работу центрального процессора. Это сигналы NMI (Non Mascable Interrupt, немаскируемое прерывани ) INTR (interrupt request, запрос на прерывание ).

Соответственно внешние прерывания подразделяются на два вида: немаскируемые и маскируемые.

Часто при выполнении критических участков программ, для того чтобы гарантировать выполнение определенной последовательности команд целиком, приходится запрещать прерывания (т.е. сделать систему нечувствительной ко всем или отдельным прерываниям). Это можно сделать командой CLI. Ее нужно поместить в начало критической последовательности команд, а в конце расположить команду STI, разрешающую процессору воспринимать прерывания. Команда CLI запрещает только маскируемые прерывания, немаскируемые всегда обрабатываются процессором.

Таким образом, наличие сигнала прерывания не обязательно должно вызывать прерывание исполняющейся программы. Процессор может обладать средствами защиты от прерываний: отключение системы прерываний, маскирование (запрет) отдельных сигналов прерываний. Прерывания, которые замаскировать нельзя — это немаскируемые прерывания.

Внутренние прерывания вызываются событиями, которые связаны с работой процессора и являются синхронными с его операциями, а именно прерывание происходит, когда:

• при нарушении адресации (в адресной части выполняемой команды указан запрещенный или несуществующий адрес, обращение к отсутствующему сегменту или странице при организации механизмов виртуальной памяти);
• при наличии в поле кода не задействованной двоичной комбинации.
• при делении на нуль.
• при переполнении или исчезновении порядка.
• при обнаружении ошибок четности, ошибок в работе различных устройств аппаратуры средствами контроля.

Программные прерывания

Программы могут сами вызывать прерывания с заданным номером. Для этого они используют команду INT. По этой команде процессор осуществляет практически те же действия, что и при обычных прерываниях, но только это происходит в предсказуемой точке программы – там, где программист поместил данную команду. Поэтому программные прерывания не являются асинхронными (программа «знает», когда она вызывает прерывание).

Программные прерывания в прямом смысле прерываниями не являются, поскольку представляют собой лишь специфический способ вызова процедур — не по адресу, а по номеру в таблице.

Механизм программных прерываний был специально введен для того, чтобы:

1. переключение на системные программные модули происходило не просто как переход в подпрограмму, а точно таким же образом, как и обычные прерывания. Этим обеспечивается автоматическое переключение процессора в привилегированный режим с возможностью исполнения любых команд.
2. использование программных прерываний приводит к более компактному коду программ по сравнению с использованием стандартных команд выполнения процедур.

Пример (программные прерывания):

• привилегированная команда в режиме пользователя.
• адрес вне диапазона.
• нарушение защиты памяти.
• арифметическое переполнение, отсутствует страница.
• нарушение защиты сегмента.
• выход за границу сегмента.

В упрощенном виде схему обработки различных видов прерываний можно представить следующим образом:

КП – контроллер прерываний, имеет несколько уровней (линий) для подключения контроллеров устройств (на схеме обозначены КУ). Возможно каскадное подключение контролеров, когда на один из его входов подключается еще одни контроллер прерываний. ЦП – центральный процессор.

Аппаратные прерывания вырабатываются устройствами компьютера, когда возникает необходимость их обслуживания. В отличие от программных прерываний, вызываемых запланировано самой прикладной программой, аппаратные прерывания всегда происходят асинхронно по отношению к выполняющимся программам. Кроме того, может возникнуть одновременно несколько прерываний. Выбор одного из них для обработки осуществляется на основе приоритетов, приписанных каждому типу прерывания.

Каждому прерыванию назначается свой уникальный приоритет. Если происходит одновременно несколько прерываний, то система отдает предпочтение самому высокоприоритетному, откладывая на время обработку остальных прерываний.

В случае о прерывании самой программы обработки прерывания говорят о вложенном прерывании . Уровни приоритетов обозначаются сокращенно IRQ0 — IRQ15 или IRQ0 – IRQ23 (в зависимости от микросхемой реализации).

Пpepывaнию вpeмeни cутoк дан мaкcимaльный пpиopитeт, пocкoльку ecли oнo будет пocтoяннo тepятьcя, то будут нeвepными пoкaзaния cиcтeмныx чacoв. Пpepывaниe от клaвиaтуpы вызывaeтcя при нaжaтии или oтпуcкaнии клавиши; oнo вызывaeт цепь coбытий, кoтopaя oбычнo зaкaнчивaeтcя тем, что код клавиши пoмeщaeтcя в буфep клaвиaтуpы (oткудa он зaтeм мoжeт быть пoлучeн пpoгpaммными пpepывaниями).

Ну и наконец реализация механизма обработки прерываний

В машине для каждого класса прерываний имеется соответствующая ему рабочая область прерываний . Например, имеется область, соответствующая прерыванию по таймеру. Когда происходит прерывание по таймеру, содержимое всех регистров сохраняется в этой области (например, пропустив первые несколько слов). Затем из этих пропущенных слов извлекаются заранее занесенные туда значения, которые перезаписываются в счетчик (указатель) команд машины и в слово состояния (или во флаговый регистр). Загрузка и сохранение регистров осуществляется аппаратными средствами машины автоматически.

Загрузка счетчика команд новым значением адреса автоматически вызывает передачу управления на соответствующую команду. Этот адрес, заранее сохраненный в рабочей области прерывания, представляет собой начальный адрес стандартной программы обработки прерываний по таймеру. Загрузка слова состояния также вызывает определенные изменения в состоянии процессора.

После выполнения в ответ на запрос на прерывание любого требуемого действия стандартная программа обработки прерываний выполняет команду загрузки состояния процессора, в результате чего управление передается прерванной программе. Происходит это следующим образом: команда загрузки состояния процессора вызывает загрузку сохраненного содержимого слова состояния, счетчика команд и других регистров из соответствующих слов области сохранения, начиная с адреса, указанного в команде. Это приводит к восстановлению содержимого регистров и состояния процессора, которые были в момент прерывания. Управление затем передается на команду, перед выполнением которой произошло прерывание.

Сохранение и восстановление состояния процессора и содержимого регистров называют операцией контекстного переключения .

У большинства машин имеется так называемое слово состояния, которое содержит часть информации, используемой при обработке прерываний. Одним из элементов этого слова (например, первый) является признак, определяющий, в каком режиме находится процессор: в пользовательском или супервизора .

Обычные программы находятся в пользовательском режиме (признак равен нулю). Когда происходит прерывание, новое загружаемое содержимое слово состояния имеет признак, равный 1, что автоматически переводит процессор в режим супервизора. В этом режиме становится возможным использование привилегированных команд. Перед тем, как значение слова состояния будет сохранено, в другом его элементе (например, втором) будет установлено значение, указывающее на причину прерывания:

• при программном прерывании отражается тип вызвавшего его условия, например деление на нуль.
• при прерывании по вводу-выводу заносится номер канала, вызвавший прерывание.

В третьем элементе указывается, выполняет ли процессор команды или простаивает. В четвертом элементе содержится указатель, идентифицирующий текущую выполняемую программу. В пятом элементе содержится маска прерываний, которая используется для контроля за разрешением прерываний (поле MASK).

Это поле используется, чтобы не допустить наступления прерываний определенного типа, пока первое из них не будет обработано. В MASK каждый бит соответствует некоторому классу прерываний. Если какой-то бит установлен в 1, то прерывания соответствующего класса разрешены, если в 0, то запрещены. В последнем случае говорят, что они маскированы (их также называют запрещенными или закрытыми ). Однако маскированные прерывания не теряются, потому что сигнал, вызвавший прерывание, сохраняется аппаратурой. Временно задержанное таким способом прерывание называется отложенным . Когда (вследствие того, что значение MASK сброшено) прерывания соответствующего класса вновь разрешаются, сигнал опознается и происходит прерывание.

Маскирование прерываний находится под контролем операционной системы и зависит от значения MASK в слове состояния, которое заранее сохраняется в рабочей области каждого прерывания. Можно запретить все прерывания, установив все биты MASK в нуль. В действительности поступать подобным образом нет необходимости.

Распространенной проблемой операционной системы Windows любой редакции является загрузка ресурсов компьютера «внутренними» процессами. Одним из таких процессов является системное прерывание, которое может серьезно нагружать ресурсы компьютера, что будет отображаться в «Диспетчере задач». Наиболее часто приходится сталкиваться с ситуацией, когда системное прерывание грузит процессор, из-за чего компьютер серьезно теряет в производительности. В рамках данной статьи мы рассмотрим, почему это происходит, а также можно ли отключить системные прерывания в Windows.

Системные прерывания: что это за процесс

Процесс «Системные прерывания» по умолчанию в операционной системе Windows запущен постоянно, но при обычной работе он не должен нагружать компоненты системы более чем на 5%. Если данный процесс более серьезно воздействует на ресурсы компьютера, это говорит о наличии аппаратной проблемы, а именно о нарушении в работе одного из компонентов компьютера.

Когда «Системные прерывания» грузят процессор, это может сигнализировать о неполадках в работе видеокарты, материнской платы, оперативной памяти или другого элемента системного блока. Центральный процессор старается дополнить недостающую мощность, возникшую из-за неправильной работы компонента, при помощи собственных ресурсов, о чем свидетельствует процесс «Системные прерывания». Чаще всего проблема неправильной работы компонентов компьютера связана с полной или частичной несовместимостью запущенной программы (или игры) с драйверами компонентов компьютера.

Как отключить системные прерывания

Как было отмечено выше, системные прерывания являются не более чем указателем, что со стороны Windows идет дополнительное обращение к ресурсам центрального процессора. Отключить системные прерывания, чтобы повысить производительность компьютера, не получится, и нужно искать проблему в работе компонентов PC. Для этого удобно использовать приложение DPC Latency Checker, которое можно загрузить бесплатно в интернете с сайта разработчиков. Программа позволяет определить неисправные компоненты компьютера.

Чтобы провести диагностику системы приложением DPC Latency Checker, запустите его и подождите. Некоторое время уйдет на проверку компьютера, после чего пользователь увидит на графике, если имеются проблемы в работе компонентов системы. Также приложение укажет на возможные ошибки и посоветует их поискать, отключая устройства.

Для этого перейдите в «Диспетчер устройств», нажав правой кнопкой мыши на «Пуск» и выбрав соответствующий пункт, и начните по одному отключать устройства. После каждого отключения проверяйте в «Диспетчере задач» и приложении DPC Latency Checker, устранена ли проблемы с загрузкой процессора системными прерываниями. Если проблема сохранилась, включайте устройство обратно и переходите к следующему.

Важно: В процессе отключения компонентов в «Диспетчере устройств», не отключайте «Компьютер», «Процессор» и «Системные устройства», иначе это приведет к экстренной перезагрузке компьютера.

Когда будет найдено устройство, при отключении которого нагрузка на процессор снизится до нормального состояния, обновите драйвера для этого компонента с официального сайта разработчиков.

Обратите внимание: Если были предприняты попытки отключить все компоненты системы, но процесс «Системные прерывания» продолжает нагружать систему, попробуйте обновить драйвера для процессора.

В ситуации, когда советы, приведенные выше, не помогают справиться с проблемой загрузки процессора системными прерываниями, можно опробовать еще следующие способы исправления ситуации:

Стоит отметить, что отключать системные прерывания через «Диспетчер задач» не следует, это приведет к сбою системы, но не решит проблему.

Вероятно, наиболее распространенный конфликт прерываний (IRQ) связан с интегрированным последовательным портом COM2, существующим в современных системных платах, и внутренним модемом (имеется в виду полноценный внутренний PC-модем, а не программный модем, который также называется WinModem). Дело в том, что в полноценном внутреннем модеме уже есть поддержка некоторого порта; по умолчанию этот порт назначается в COM2, при этом в системе также обычно включен второй последовательный порт. Таким образом, в системе оказывается два идентичных порта, использующих одни и те же ресурсы (прерывания и адреса порта ввода-вывода).

Решить эту проблему довольно просто: следует войти в BIOS Setup системы и отключить встроенный порт COM2. Кроме того, можно подумать об отключении порта COM1, который также используется крайне редко. Отключение неиспользуемых портов СОМх - один из лучших способов высвобождения прерываний (IRQ) для других устройств.

Еще один распространенный конфликт также связан с последовательными портами. В стандартной таблице распределения прерываний вы, наверное, заметили, что IRQ3 назначается порту COM2, а IRQ4 - порту COM1. Проблема возникает тогда, когда в систему добавляются дополнительные порты COM3 и/или COM4 и им не назначаются вручную свободные прерывания (по умолчанию они используют все те же IRQ3 и IRQ4).

Дополнительные сложности вносит то, что некоторые платы портов не допускают выбора прерываний, отличных от IRQ3 и IRQ4. В результате назначение IRQ3 порту COM4 и IRQ4 порту COM3 приводит к конфликту с портами COM1 и COM2, также использующими эти прерывания: два порта не могут одновременно использовать один и тот же канал управления прерываниями. При работе в DOS это допускалось, поскольку в ней одновременно могла выполняться только одна задача, но в Windows и OS/2 это совершенно невозможно. Для того чтобы в компьютере можно было применять более двух параллельных портов COM, необходима многопортовая плата, которая, помимо прерываний с номерами 3 и 4, позволяет использовать дополнительные прерывания. Совместное использование прерываний в принципе допустимо для устройств, которые в обычных условиях не работают одновременно (или постоянно). Порты не попадают в эту категорию устройств. Совместно можно применять прерывание для сканера и модема, однако и в этом случае, если они будут использоваться одновременно, возникнет конфликт. К счастью, большинство устройств, которые ранее использовали порты (например, мыши, принтеры этикеток и внешние модемы), теперь подключаются к портам USB , так что проблем с необходимостью поддержки множества портов у современных пользователей компьютеров возникать не должно.

Если все же необходимо использовать несколько последовательных портов, лучшим решением станет покупка многопортовой платы, которая либо предоставляет возможность установить неконфликтующие прерывания, либо содержит собственный процессор, позволяющий распределять одно системное прерывание между несколькими портами. Некоторые старые многопортовые карты имели интерфейс ISA, но сегодня их вытеснили карты PCI , которые к тому же имеют преимущества в быстродействии.

Если некоторое устройство, упомянутое в таблице, отсутствует (например, встроенный порт мыши (IRQ12) или второй параллельный порт (IRQ5)), их прерывания можно считать доступными. К примеру, второй параллельный порт можно встретить крайне редко, так что отведенное для него прерывание IRQ5 чаще всего используется для платы звукового адаптера. Аналогично прерывание IRQ15 используется для вторичного контроллера IDE . Если в системе к вторичному каналу IDE не подключены дисковые устройства, можно отключить этот контроллер в BIOS, тем самым освободив еще одно прерывание для других устройств.

Следует отметить, что проще всего проверить настройки прерыаний в диспетчере устройств Windows. В системе Windows 95b существует программа HWDIAG, а в Windows 98 и более поздних версиях - консоль Сведения о системе. Эти утилиты позволяют получить детальный отчет об использовании ресурсов в системе, а также об установленных драйверах устройств и записей реестра Windows для каждого из устройств. В системах Windows XP и Vista информацию о системе предоставляет программа Msinfo32.

Чтобы обеспечить максимально возможное количество совместных прерываний в современной системе без разъемов ISA, при работе с системной BIOS выполните следующие действия.

1. Отключите все неиспользуемые порты в системной BIOS. Например, если вместо последовательного и параллельного портов используются порты USB, отключите их. В результате можно высвободить до трех прерываний.
2. Укажите прерывание IRQ, освобожденное в п. 1, в списке доступных прерываний для устройств PCI/PnP. В зависимости от версии BIOS соответствующие параметры доступны в разделе PnP/PCI Resource Exclusion или PnP/PCI Configuration.
3. Активизируйте параметр Reset Configuration Data, чтобы очистить таблицы маршрутизации IRQ в памяти CMOS.
4. Сохраните изменения и завершите работу с программой настройки BIOS.

В этой статье я хотел бы рассказать о том, что может никогда не напоминать о себе, а может и стоить нервов после сборки или апгрейда компьютера: зависания, самопроизвольные перезагрузки, упорное нежелание грузиться, постоянные "синие экраны смерти", невозможность обнаружения устройств, неверная работа… Список можно продолжать еще долго. Очень часто такие "глюки" происходят именно по вине прерываний, а если Вы интересуетесь компьютерами, то обязательно должны знать, откуда и почему появляются подобные проблемы и, самое, наверно, главное, как с этим бороться.

Что это такое?

Прерывания или IRQ (Interrupt Request) - это сигналы, которые сообщают процессору, что нужно обработать поступивший от устройства запрос, а посылает процессору оные сигналы контроллер этого самого устройства, то есть при помощи IRQ процессор реагирует на различные события.

Так уж сложилось, что при разработке какой-нибудь технологии создаются некоторые ограничения, не специально, конечно, а из-за какой-нибудь особенности этого новшества или просто недочета. Так случилось и с прерываниями. Первоначально, когда IBM разрабатывала архитектуру IBM PC (аж в 1980-81 годах прошлого тысячелетия), их было заложено не так много (8), потом, правда, добавили еще столько же, забрав одно "старое" прерывание под контроллер новых, но я бы не сказал, что и этого оказалось достаточно. А потом фирма IBM перестала быть единственной, кто занимался платформой PC, и, во избежание несовместимости с другими, никто больше прерываний и не добавил.

Какие могут быть проблемы?

Когда архитектуру IBM PC только создавали, прерываний было создано немного, всего восемь, как я уже писал, и отдавали их на всякую "ерунду", вроде портов COM, хотя оправдывает инженеров IBM то, что выбора особого не было, его пришлось искать позже. Очевидно, никто не пророчил платформе такое будущее, поэтому для ее изюминки, то есть возможности расширения, было оставлено только одно прерывание, которое потом было занято контроллером второй "восьмерки" IRQ. Правда, стоит заметить, что дополнительные прерывания могли (и могут) быть высвобождены путем отключения различных занимающих их ISA-устройств: портов, флоппи-дисковода. Так вот, ошибки, или конфликты, возникают когда несколько устройств пытаются работать на одном прерывании. Это очень проблематично, потому что многие современные устройства, особенно звуковые карты и всевозможные мультимедийные комбайны несут на себе сразу несколько устройств. Даже самые простые "звуковухи" имеют на борту не менее четырех девайсов. Вот так выглядит карта прерываний в современном компьютере:

Так что же это получается? На современный компьютер можно установить только три дополнительных устройства? Судя по таблице, да, но не все так страшно. У Вас, например, есть порт LPT2? Очень сомневаюсь. Значит, если порта нет, то и прерывание свободно. Итак, теоретически можно освободить следующие прерывания:

Уже проще. Но хватает ли этого? Лезу в свойства системы (у меня Windows XP Professional). Пуск -> Все программы -> Стандартные -> Служебные -> Информация о системе. Дальше в окне программы: Ресурсы аппаратуры -> Прерывания (IRQ). Вот, что я там вижу:

Спрашивается: что делает мой внутренний модем, который, кстати, несет на себе несколько устройств, на одном прерывании (из-под отсутствующего LPT2) со сразу двумя контроллерами USB? А вот что.

Выход был найден

Наступило начало девяностых. Системная шина (ISA - Industrial Standard Architecture), которая работала на частоте процессора, уже исчерпала себя. А все потому, что она могла нормально передавать данные только на частоте 8 МГц, чего вполне хватало для всяких там PC/XT/AT/286/386. А такой продвинутый процессор как 486 работал на значительно большей частоте. Пришлось эту шину замедлять, что отрицательно сказывалось на частоте. В 1989 году была разработана 32-битная шина EISA - Extended Industrial Standard Architecture, которая работала на частоте 10 МГц, но это была всего лишь попытка сделать из телеги велосипед, просто исправление ошибок ISA. Примерно в это время IBM создала шину MCA, которая не прижилась. Была создана и шина VESA (или VL-bus), но она могла работать только с Intel 486. И вот в 1991 году, в качестве своего внутреннего проекта, Intel приступила к разработке абсолютно новой локальной шины PCI - Personal Component Interconnect. Она разрабатывалась можно сказать с нуля, а не была очередной заплатой к ISA, что дало ей большие преимущества. Например, она работала на фиксированной частоте в 33 МГц, плюс у процессора была собственная быстродействующая шина, что позволяло ему обращаться к кэшу и оперативной памяти на той частоте, на которой ему надо, и не опираться на технические ограничения локальной шины. Новая шина PCI могла нести приличную нагрузку: до десяти слотов. Именно к PCI подключаются все видеоадаптеры, ведь шина AGP это всего лишь "прикрученная" PCI с большей тактовой частотой - 66 МГц. К ней же подключается (через контроллер) и системная шина ISA, которая присутствует на всех современных компах в виде портов COM и LPT, гибких дисков. Правда, необходимости в ней становится все меньше: флопики простаивают по вине CD-R/RW, COM/LPT - по вине USB… Так вот эта шина PCI, без которой не обходится ни одна современная материнская плата, стала решением проблемы прерываний.

Как известно, компьютеры могут оперировать только с "1" и "0" или "есть сигнал" и "нет сигнала". Если устройство ISA выставит на линию сигнал "1", то другому устройству на этой же линии свои единицы как не выставляй, контроллер на них не отреагирует. В случае с PCI контроллер проверяет источник сигнала и только потом обрабатывает его. Это и позволяет помещать несколько устройств на одно прерывание. Теоретически да, но имейте ввиду, что не стоит "вешать" устройства постарше и поновее на один канал IRQ. Есть также мнение, что не стоит ничего ставить на одно прерывание со звуковой картой, могут появляться ошибки. Это, конечно, происходит далеко не всегда, но лучше сообразить что-нибудь понадежнее.

Приехали…

Хороший Вы человек, для своего компа ничего не жалко. Вот купили Вы крутейшую видеокарту, принтер, сканер, профессиональный звук, усугубили это дело модемом, сетевухой, да еще и TV-тюнером. Вот "глюки" и пошли. Как ни меняй их местами в слотах, ничего не работает, хоть вон выкинь. Что делать?

Настройка прерываний из BIOS

Так по какому же принципу распределяются прерывания? При загрузке системы BIOS раздает прерывания следующим образом: линии IRQ всех устройств, которые поддерживают технологию Plug"n"Play, а это все современные устройства, получают по одному свободному прерыванию. Если прерывания кончились, а неохваченные девайсы еще есть, BIOS раздает их по второму кругу, потому и получается, что несколько устройств получили одно прерывание. Все будет чудесно работать, если одно прерывание получили два PCI устройства, а если PCI + ISA или ISA + ISA? Все, конфликт. Надо бы это процесс прибрать к рукам.

Далее стоит заметить, что я использую материнскую плату Epox 8K3AP с Award BIOS 6.00PG. Наиболее удобный и логичный способ настройки IRQ - назначить их "ручками". Заходим в PCI/PnP Configurations. Там есть настройки INT Pin n Assignment (это у меня, а у Вас может быть и это, и такие названия как Slot n Use IRQ (точно помню, так было в Award BIOS v. 4.51 PG); PCI Slot n Priority или что-нибудь подобное). Каждый пункт этого меню соответствует одной из четырех линий IRQ, так что вы можете назначить каждой линии свое прерывание.

Есть еще один способ переназначения IRQ. Заходите в тот же PCI/PnP Configurations, там есть пункт IRQ resources (чтобы туда зайти надо поставить значение параметра Resources controlled by равным Manual), а именно он и нужен нам сейчас. Там будут настройки каждого возможного прерывания. Я почти уверен, что на всех номерах будет стоять вариант, связанный с шиной PCI, например, PCI/ISA или PCI device, это зависит от вашей версии BIOS. А нам ведь надо, чтоб одно или несколько прерываний оставались пропущенными, то есть резервировались для ISA устройств. Так вот, на том прерывании, которое хотите оставить, просто выставляете значение вроде Legacy ISA. В более современных компьютерах все стало значительно проще из-за отсутствия слотов ISA, а это значит, что вы не можете добавить свои ISA устройства, а уж с системными, вроде флопика или последовательных/параллельных портов система сама разберется сносно. В таких системах вместо значения Legacy ISA появляется значение Reserved, то есть можно просто оставить прерывание свободным. Это может понадобиться в скорее теоретическом случае, если к Вам попало устройство не поддерживающее Plug"n"Play, тогда BIOS его просто не увидит.

В том же меню есть еще один полезный пункт. Информация об установленном оборудовании хранится в ESCD (Extended System Configuration Data). Эта информация проверяется каждый раз перед обращением к жесткому диску для запуска операционной системы. Естественно, при изменении конфигурации ESCD обновляется, а когда происходит обновление, изменяются и IRQ. Установив значение опции Reset Configuration Data в Enabled, Вы сбросите ESCD при следующем перезапуске.

В Award 6.00, а именно это BIOS установлен на большинстве материнских плат, есть еще одна интересная "фича". Если зайти в Power Management Setup " IRQ/Event Activity Detect " IRQs Activity Monitoring, то там можно настраивать, от устройств на каких прерываниях компьютер будет просыпаться. Там же можно посмотреть и текущее распределение номеров IRQ, но не всегда на это можно положиться, а вот почему:

Настройка прерываний из Windows

После BIOS в процесс распределения номеров IRQ сует свой нос Windows. Для того чтобы она правильно все сделала, хоть вмешивается винда в оный процесс далеко не всегда, надо ВСЕГДА иметь самые свежие драйверы материнской платы. Это очень важно, особенно, если вы собрали/купили современный компьютер, с материнской платой на новом или относительно новом чипсете и поставили на все это какой-нибудь Windows 98… Лично я знаю много таких людей, которые считают примерно так: у меня на материнской плате никаких наворотов нет, все там по стандарту, никаких "дров" не надо… Это совсем неправильно. Для нормальной работы системы, особенно когда прерывания используются совместно, нужно, чтобы Windows распознала чипсет и загрузила IRQ Miniport. Не забывайте также поставить свежие или хотя бы "родные" драйверы всех устройств, это поможет системе правильно работать.

Если Вы используете Windows 9x, то для того, чтобы узнать, правильно ли распределены прерывания или поправить их, зайдите в свойства системы, для этого на вкладке Устройства найдите свиток Системные устройства, а там Шину PCI. Если IRQ Miniport загружен, то все в порядке. В Win 9x вы можете, как и в BIOS резервировать прерывания. В том же диспетчере устройств найдите Компьютер и вызовите его свойства. А вот для того, чтобы установить конкретное прерывание определенному устройству, надо зайти в его свойства и на вкладке Ресурсы выставить нужное прерывание. К сожалению, это возможно только в Win 9x, в Win XP я как не искал, так и не нашел, как отменить автоматическую настройку.

Если Вы используете более новые Win 2000 или XP, что, на мой взгляд, является более оправданным выбором, то Вы можете столкнуться с некоторыми проблемами. Вы знаете, что такое ACPI (Advanced Configuration and Power Interface)? Это специальный интерфейс конфигурирования. Он несет в себе массу полезностей, но в Win 2K/XP может Вам здорово насолить. Особенно, если в системе есть ISA платы. Из-за него винда распределяет все PCI устройства, которые сидят в одноименных разъемах, на одно прерывание (вот почему у меня USB с модемом на IRQ 5, а остальное - на других), хорошо, хоть содержимое AGP слота и AC"97-кодек туда не спихнули;). Из-за этого, если не выключать ACPI в BIOS перед установкой Windows, переназначить IRQ не удастся. Как посмотреть их распределение, я уже писал выше. А чтобы изменить ситуацию, придется выключать ACPI в BIOS (пункт ACPI Functions в разделе Power Management Setup) и изменять драйвер устройства Компьютер в диспетчере устройств с Компьютер с ACPI на Стандартный Компьютер. Хотя, лично мне бы не особо хотелось терять такие функции, напрямую связанные с ACPI, как автоматическое выключение компьютера или включение с клавиатуры. Кстати говоря, иногда и этот прием отмены ACPI не срабатывает, потому приходится выключать в BIOS и переставлять Windows.