Ako prerušenia zvyšujú výkon CPU?

Prerušenia sú rozhodujúcim mechanizmom na zvýšenie výkonu CPU tým, že umožňujú efektívne a včasné zaobchádzanie s udalosťami bez prerušenia vykonávania hlavného programu. Takto:

1. Efektívne riadenie zdrojov:

* I/O Operácie: Keď CPU potrebuje komunikovať s periférnymi zariadeniami, ako sú disky alebo sieťové karty, môže vydať požiadavku I/O a potom pokračovať v spracovaní iných úloh. Mechanizmus prerušenia signalizuje CPU, keď je operácia I/O dokončená, čo umožňuje CPU prepnúť späť na úlohu I/O a spracovať výsledky bez straty času čakania. To výrazne zlepšuje využitie CPU, pretože môže fungovať na iných úlohách počas prebiehajúcej operácie I/O.

* časovače: Prerušenia generované časovačmi umožňujú CPU vykonávať periodické úlohy, ako je plánovanie, procesy na pozadí alebo aktualizácia systémových hodín. Tieto úlohy môžu byť riadené na pozadí bez prerušenia vykonávania primárneho programu.

2. Včasná manipulácia s udalosťou:

* Externé udalosti: Prerušenia umožňujú CPU reagovať na udalosti, ako sú kliknutia myši, stlačenia klávesov alebo príchod sieťových údajov v reálnom čase. Bez prerušení by CPU musela neustále anketu o týchto udalostiach, čo by viedlo k zbytočným cyklom CPU. Prerušenia umožňujú okamžitú reakciu na udalosti, zvýšenie citlivosti a skúsenosti používateľov.

* Chyby a výnimky: Prerušuje chyby signálu, ako sú porušenia prístupu k pamäti, delenie nuly alebo zlyhania systému. Tým, že sa tieto udalosti zaoberajú mechanizmami prerušenia, môže CPU pôvabne zotaviť z chýb a zabrániť zrážkam systému.

3. Znížená réžia:

* prepínanie kontextu: Prerušuje spúšťacie kontextové prepínače, kde CPU ukladá stav aktuálneho programu a načíta stav obsluhy prerušenia. Zatiaľ čo prepínanie kontextu má určité režijné náklady, je výrazne menšie ako režijné náklady na neustále hlasovanie o udalostiach alebo čakanie na dokončenie I/O operácií.

4. Zlepšená citlivosť:

* Aplikácie v reálnom čase: Prerušenia sú rozhodujúce pre aplikácie v reálnom čase, ako sú kontrolné systémy, multimediálne spracovanie a hranie hier, kde je prvoradá včasná reakcia na udalosti. Tým, že CPU umožňuje okamžite reagovať na udalosti, prerušenia zabezpečujú hladkú a spoľahlivú prevádzku týchto systémov.

Príklad:

Predstavte si program, ktorý vykonáva komplexný výpočet. Bez prerušenia by CPU uviazla a čaká na dokončenie pomaly I/O operácie. S prerušeniami však CPU môže:

1. Iniciujte I/O operáciu.

2. Pokračujte v spracovaní výpočtu.

3. Po dokončení operácie I/O dostanite prerušenie.

4. Zvládajte dokončenú operáciu I/O.

5. Pokračujte v výpočte.

To umožňuje, aby bol CPU vysoko využívaný a zaisťuje, že sa nestráca čas čakaním na dokončenie I/O operácie.

V podstate prerušuje prerušenia CPU na efektívne riadenie zdrojov, okamžite reagovať na udalosti a znížiť režijné náklady, čo v konečnom dôsledku vedie k zlepšeniu celkového výkonu a reakcie.

• Predchádzajúca strana: Čo je čas CPU cyklu? 
• Ďalšia strana: Čím je CPU pripojený?