Unterbrechungsbehandlung

Unterbrechungsbehandlung beschreibt Mechanismen, die es Computersystemen ermöglichen, auf Ereignisse außerhalb des laufenden Programms zu reagieren. Typische Ereignisse sind Signale von Peripheriegeräten (I/O), Timer-Ticks oder Software-Trigger. Interrupts können hardwareseitig oder softwareseitig ausgelöst werden und unterscheiden sich oft durch Maskierbarkeit und Dringlichkeit.

Der Ablauf umfasst den Interrupt-Controller, der beim Eingang eines Interrupts die CPU informiert, das aktuelle Programm abzubrechen, den Kontext zu sichern und auf eine Interrupt-Service-Routine (ISR) zu springen. Die ISR behandelt das Ereignis typischerweise in kurzer Zeit und löst ggf. nachgelagerte Arbeiten aus, die später von einer anderen Einheit übernommen werden. Nach Abschluss kehrt die CPU zum ursprünglichen Programm zurück.

Wichtige Konzepte sind Priorität, Maskierung (das vorübergehende Deaktivieren von Interrupts) und Verschachtelung (Nested Interrupts). Die Latenz zwischen Auftreten des Ereignisses und dem Beginn der ISR ist besonders in Echtzeitsystemen kritisch. Moderne Systeme nutzen Interrupt-Controller wie APIC oder NVIC, und in Betriebssystemen erfolgt oft eine Trennung von zeitkritischer ISR und nachgelagerter Verarbeitung.

Designentscheidungen zielen darauf ab, die ISR so kurz wie möglich zu halten, Interrupts nicht unnötig zu blockieren und Sicherheits- sowie Synchronisationsanforderungen zu erfüllen. Weiterverarbeitung wird häufig in Aufgaben oder Worker-Queues ausgelagert, um Verzögerungen zu minimieren und Deadlocks zu vermeiden.