Khái niệm về ngắt

Khái niệm Ngắt :

Ngắt (interrupt) là quá trình dừng chương trình chính đang chạy để ưu tiên thực hiện một chương trình khác, chương trình này được gọi là chương trình phục vụ ngắt (ISR –Interrupt Service Routine). ISR hoàn toàn giống với một chương trình bình thường trên máy tính, nghĩa là nó có khả năng truy xuất đến tất cả các lệnh ngôn ngữ máy của μP. Tuy nhiên cuối ISR sẽ kết thúc bằng lệnh IRET (Interrupt Return) để μP tiếp tục thực hiện lệnh đã kết thúc trước đây.

Các nguyên nhân dẫn đến ngắt là:
- Bản thân chương trình đang thực hiện bị lỗi, ví dụ như: chia cho 0, …
- Do tác động của thiết bị ngoại vi, ví dụ như: thực hiện lệnh in nhưng máy in lỗi, ghi dữ liệu vào đĩa nhưng không có đĩa, …
- Do lập trình viên chủ động gọi các ngắt có sẵn.
Một cách đơn giản, chúng ta có thể xem ngắt như là quá trình gọi chương trình con nhưng các chương trình con này được tạo ra sẵn trong máy tính và quá trình gọi này có thể xảy ra tại thời điểm không xác định trước. Sự kiện (Event) là một tác động lên một đối tượng trong môi trường Windows. Khi
có một sự kiện xảy ra, Windows sẽ gởi thông điệp (message) đến đối tượng. Các sự kiện
thường xảy ra là:
- Sự kiện chuột: Click, Double Click, …
- Sự kiện bàn phím: nhấn phím, nhả phím, …
- Sự kiện cửa sổ: Activate, Load, Unload, …

Trong các quá trình ngắt, ta phân biệt thành 2 loại: ngắt cứng và ngắt mềm.
Ngắt mềm : là ngắt được gọi bằng một lệnh trong chương trình ngôn ngữ máy. Ngắt mềm được thực hiện trên hợp ngữ thông qua lệnh INT. Đối với các ngôn ngữ bậc cao hơn, vẫn cho phép thực hiện gọi ngắt nhưng phải được biên dịch thành lệnh INT trong hợp ngữ rồi mời thực hiện.
Ngắt cứng : không được khởi động bên trong máy tính mà do các linh kiện điện tử tác đông lên hệ thống. Ngắt cứng cũng được chia thành 2 loại: ngắt che được và ngắt không che được. Ngắt che được là ngắt có thể cho phép hay không cho phép thực thi bằng phần mềm thông qua cờ ngắt IF (Interrupt Flag): lệnh CLI (Clear Interrupt Flag) sẽ cấm ngắt và lệnh STI (Set Interrupt Flag) sẽ cho phép các ngắt này hoạt động.
Khi thực hiện lệnh gọi một ngắt nào đó, chương trình con phục vụ cho ngắt sẽ được gọi. Để thực hiện các ngắt tương ứng, địa chỉ thực hiện các chương trình con phục vụ ngắt được đặt trong một bảng, gọi là bảng vector ngắt.
Bảng vector ngắt gồm có 256 phần tử, mỗi phần tử gồm 4 byte ứng với 256 ngắt (từ ngắt 0 đến ngắt 0FFh). Mỗi phần tử trong bảng vector ngắt chứa 2 địa chỉ: địa chỉ thanh ghi đoạn đưa vào CS và địa chỉ offset của chương trình phục vụ ngắt đưa vào IP. Khi có một quá trình ngắt xảy ra, CPU sẽ tìm địa chỉ bắt đầu của chương trình ngắt được chứa trong bảng vector ngắt theo số thự tự ngắt. Do một phần tử trong bảng vector ngắt chiếm 4 byte nên để tìm giá trị địa chỉ trong bảng vector ngắt, ta chỉ cần nhân số thứ tự ngắt với 4.

Gọi ngắt và chặn ngắt
Quá trình gọi ngắt từ hợp ngữ đơn giản là thực hiện lệnh INT STT_ngắt sau khi nạp các tham số cần thiết cho ngắt. Khi thực hiện lệnh gọi ngắt, CPU sẽ tìm kiếm trong bảng vector ngắt địa chỉ của chương trình phục vụ ngắt. Người sử dụng cũng có thể xây dựng môt chương trình cơ sở như các chương trình xử lý ngắt. Sau đó, các chương trình khác có thể gọi ngắt ra để sử dụng. Một chương trình có thể gọi chương trình con loại này mà không cần biết địa chỉ của nó.
Như vậy, nếu muốn thay đổi ngắt, ta có thể thay đổi nội dung trong bảng vector ngắt để chỉ đến chương trình phục vụ do người sử dụng tự xây dựng và chương trình này sẽ được thực hiện khi ngắt được gọi. Để làm điều này, ta chỉ cần tìm vị trí của vector ngắt tương ứng trong bảng và thay đổi giá trị của nó. Điều này thực hiện được do bảng vector ngắt đặt trong RAM và được nạp mỗi khi khởi động hệ thống.