Interruptsteuerung

InterruptSteuerung bezeichnet die Organisation, Steuerung und Priorisierung von Unterbrechungen in Computersystemen und Mikrocontrollern. Ziel ist es, externe oder interne Ereignisse zeitnah zu erkennen, die CPU-Arbeit zu unterbrechen und darauf effizient zu reagieren, ohne laufende Prozesse unnötig zu blockieren. Zentrale Bausteine sind Interrupt-Controller, Mikrocontroller-Module und die Interrupt-Vektor-Tabelle.

Interrupt-Controller koordinieren eingehende Anfragen, ordnen ihnen Prioritäten zu und verhindern Konflikte durch Maskierung. In komplexeren Systemen gibt es lokale und zentrale Controller; gängige Architekturen umfassen PIC- bzw. APIC-Systeme in PCs, ARM-Controller mit NVIC sowie herkömmliche Mikrocontroller-Lösungen. Unterbrechungen lassen sich in Hardwareinterrupts und Softwareinterrupts unterscheiden. Hardwareinterrupts entstehen durch Peripherie, Softwareinterrupts durch spezielle Instruktionen oder Flags.

Trigger-Typen umfassen Edge-triggered und Level-triggered Signale. Die Priorität einer Unterbrechung bestimmt, ob sie eine aktuell laufende ISR unterbrechen darf (Nestings). Typische Mechanismen sind Maskierung (vorübergehendes Deaktivieren von Interrupts) und konkrete Interrupt-Enable-Flags. Der Ablauf besteht gewöhnlich aus: Ereignis erzeugt eine Interrupt-Anfrage, Controller bestätigt sie, CPU speichert Kontext, Sprung zur Interrupt-Service-Routine (ISR) über Vektor- oder Tabellenadresse, ISR führt kurze Arbeiten aus, Kontext wird wiederhergestellt und die normale Ausführung fortgesetzt.

Architekturprinzipien variieren je nach Plattform. x86-Systeme nutzen lokale APICs oder PICs, um Interrupts zu verteilen, während ARM-Systeme häufig den NVIC einsetzen. Eine gute Interrupt-Steuerung reduziert Latenz, vermeidet lange ISR-Dauern und unterstützt eine zeitnahe Weiterverarbeitung durch deferred processing in Hauptprogramm oder Aufgabenwarteschlangen.