Interrupts: Vorteile und Korrekte Handhabung von Unterbrechungen

A) Vorteile der Interrupt-Steuerung für Peripheriegeräte (10 Punkte)

Erläutern Sie, welchen Vorteil die Unterbrechung (Interrupt) als Technik zur Steuerung der Aufmerksamkeit von Peripheriegeräten bietet, und beziehen Sie sich dabei auf die Leistung des Computers.

Antwort: Effizienzsteigerung durch Interrupts

Der Vorteil der Interrupt-Steuerung liegt darin, dass der Prozessor die Peripheriegeräte nicht ständig abfragen (Polling) muss, um festzustellen, ob diese Daten bereitgestellt haben oder ob sie bereit sind, Daten zu empfangen. Stattdessen erhält der Prozessor eine Benachrichtigung vom Peripheriegerät, sobald dieses bereit ist.

Dies ermöglicht es dem Mikroprozessor, Programme auszuführen und andere Aufgaben zu bearbeiten, während das Peripheriegerät auf die Bereitschaft wartet. Dadurch wird die gesamte Rechnerleistung signifikant gesteigert.

B) Überprüfung von Aussagen zur Interrupt-Verarbeitung (15 Punkte)

Überprüfen Sie die folgenden Aussagen zur Unterbrechung. Erklären Sie, welche Aussage als inkorrekt eingestuft und gekennzeichnet wurde. (8 Punkte für die Korrektur, 7 Punkte für die Erklärung. Gesamt: 15 Punkte)

Aussagen zur Interrupt-Verarbeitung:

1. Zuerst signalisiert das Peripheriegerät dem Interrupt-Controller die Notwendigkeit einer Unterbrechung. Der Interrupt-Controller fordert dann den Mikroprozessor zur Unterbrechung auf.
2. Wenn der Mikroprozessor zur Unterbrechung aufgefordert wird und diese autorisiert ist, beendet er die aktuell ausgeführte Anweisung und verarbeitet anschließend die Unterbrechung.
3. Die Interrupt-Vektor-Tabelle dient zur Speicherung der Adressen der Unterroutinen, die zur Bearbeitung der jeweiligen Unterbrechung verwendet werden.
4. Interrupts können geschachtelt werden. Das bedeutet, wenn eine Interrupt-Unterroutine ausgeführt wird, kann der Mikroprozessor diese momentan verlassen, um eine andere, höher priorisierte Interrupt-Unterroutine auszuführen.
5. Wenn ein Speicher vergleichsweise langsam ist und der Prozessor einen Maschinenzyklus zum Lesen oder Schreiben durchführt, kann der Prozessor warten (Wait State), bis der Speicher bereit ist, den Maschinenzyklus mithilfe des READY-Signals zu beenden.

Erklärung der inkorrekten Aussage

Die Aussage 5 ist inkorrekt. Sie beschreibt nicht die Funktion einer Unterbrechung (Interrupt), sondern den Prozess der Synchronisation des Mikroprozessor-Maschinenzyklus mit der Zugriffszeit des Speichers mithilfe des READY-Pins.

Der READY-Pin wird verwendet, um Wartezustände (Wait States) zu erzeugen, wenn langsame Speicher oder Peripheriegeräte verwendet werden. Dies ist ein Synchronisationsmechanismus auf Hardware-Ebene und hat keinen direkten Bezug zur Interrupt-Verarbeitung, die zur Benachrichtigung über Ereignisse dient.

Wiederholung: Vorteil der Interrupt-Steuerung (10 Punkte)

Antwort: Ein Vorteil ist, dass der Prozessor keine ständige Abfrage (Vermessung) der Peripheriegeräte durchführen muss, um zu prüfen, ob Daten bereitstehen oder ob das Gerät bereit ist, Daten auszugeben. Stattdessen erhält der Mikroprozessor eine Benachrichtigung (Interrupt), wenn das Peripheriegerät bereit ist.

Dies ermöglicht es dem Mikroprozessor, Programme auszuführen und andere Aufgaben zu bearbeiten, während das Peripheriegerät auf die Bereitschaft wartet, was zu einer zunehmenden Rechnerleistung führt.