INTERRUPCIONES EN LOS SISTEMAS POR HARDWARE Y SOFTWARE

Mecanismo de interrupciones en un PC
Un ordenador PC típico dispone en su placa base de un controlador de interrupciones 8259 de Intel o de un circuito integrado análogo. Este dispositivo electrónico dispone de hasta 16 líneas IRQ, numeradas desde el 00 hasta el 15. En las nuevas placas base este circuito está integrado junto con el resto del chipset y permite hasta 24 interrupciones.
Tipos de interrupciones]
En este subapartado vamos a hacer una clasificación de las distintas clases de interrupciones que nos podemos encontrar atendiendo a la fuente que las produce. Por un lado distinguiremos si se producen por causas internas o externas al procesador y remarcaremos que este hecho está íntimamente ligado con que las interrupciones sean síncronas o asíncronas:

Interrupciones hardware: Estas son asíncronas a la ejecución del procesador, es decir, se pueden producir en cualquier momento independientemente de lo que esté haciendo la CPU en ese momento. Las causas que lo producen son externas al procesador y a menudo suelen estar ligadas con distintos dispositivos de E/S.

Interrupciones software o excepciones : Son aquellas que se producen de forma síncrona a la ejecución del procesador y por tanto podrían predecirse si se analiza con detenimiento la traza del programa que en ese momento estaba siendo ejecutado en la CPU. Normalmente las causas de estas interrupciones suelen ser realizaciones de operaciones no permitidas tales como la división por 0, el desbordamiento, el acceso a una posición de memoria no permitida, etc.

Trampas: A menudo se tiende a confundir las interrupciones software y las trampas, ya que su naturaleza es bastante similar. Sin embargo las excepciones se producen al realizar una operación no permitida por lo que de algún modo podemos decir que no es controlada directamente por el programador si no que, por un fallo al programar, se producen. No obstante las trampas si que son provocadas por el programador, para provocar una trampa existen distintas instrucciones en el repertorio máquina que permiten al programador producir una interrupción al ejecutar dicha instrucción. Suelen tener nemotécnicos tales como INT. Suelen ser de vital importancia ya que a partir de las trampas se pueden pedir al SO que realice determinadas funciones, para ello, en DOS se realiza la instrucción INT 0x21 y en Unix se utiliza INT 0x80.
Interrupciones hardware
Son interrupciones que se producen como resultado de, normalmente, una operación de E/S. No son producidas por ninguna instrucción si no que son señales que producen los dispositivos para indicarle al procesador que necesitan ser 'atendidos'. Las interrupciones hardware son interesantes en cuanto a que permiten mejorar la productividad del procesador ya que este último puede ordenar una operación de E/S y en lugar de tener que esperar a que el dispositivo acabe realizando una espera activa, es decir, sin hacer ningún trabajo útil, se puede dedicar a atender a otro proceso o aplicación y cuando el dispositivo este de nuevo disponible será el encargado de notificarle al procesador mediante la línea de interrupción ya que está preparado para continuar/terminar la operación de E/S.
Interrupciones software o excepciones
Es un tipo de interrupción sincrónica típicamente causada por una condición de error, por ej. una división por 0 o un acceso inválido a memoria en un proceso de usuario. Normalmente genera un cambio de contexto a modo supervisor para que el sistema operativo atienda el error. De manera que podemos ver como las excepciones son un mecanismo de protección que permite garantizar la integridad de los datos tanto en el espacio de usuario como en el espacio kernel. El SO cuando detecta una excepción intenta solucionarla pero en caso de no poder simplemente notificará la condición de error a la aplicación y abortará la misma.

Trampas
En este apartado se consideran las llamadas al sistema operativo mediante una instrucción, normalmente de Entrada/Salida.
Una interrupción por software, se prevé en qué momento de la ejecución de un programa sucederá. En general actúa de la siguiente manera:
. Un programa que se venía ejecutando luego de su instrucción I5, llama al Sistema Operativo, por ejemplo para leer un archivo de disco.
. A tal efecto, luego de I5 existe en el programa, la instrucción de código de máquina CD21, simbolizada INT 21 en Assembler, que realiza el requerimiento del paso 1. Puesto que no puede seguir le ejecución de la instrucción I6 y siguientes del programa hasta que no se haya leído el disco y esté en memoria principal dicho archivo, virtualmente el programa se ha interrumpido, siendo, además, que luego de INT 21, las instrucciones que se ejecutarán no serán del programa, sino del Sistema Operativo.
. La ejecución de INT 21 permite hallar la subrutina del Sistema Operativo.
. Se ejecuta la subrutina del Sistema Operativo que prepara la lectura del disco.
. Luego de ejecutarse la subrutina del Sistema Operativo, y una vez que se haya leído el disco y verificado que la lectura es correcta, el Sistema Operativo ordenará reanudar la ejecución del programa autointerrumpido en espera.
. La ejecución del programa se reanuda.