hardwareonderbrekingen

Hardwareonderbrekingen zijn signalen van externe hardware naar de centrale verwerkingseenheid (CPU) die de huidige uitvoering onderbreken om een interrupt service routine (ISR) uit te voeren. Het doel is tijdkritieke gebeurtenissen van apparaten snel af te handelen zonder voortdurend te polsen (polling). Bij een hardwareonderbreking wordt de huidige toestand van de CPU opgeslagen en zorgt een interruptcontroller voor het selecteren van de juiste ISR. De CPU voert daarna de toegewezen routine uit en na voltooiing keert hij terug naar de oorspronkelijke uitvoering.

Er bestaan verschillende typen. Maskerbare interrupts kunnen tijdelijk worden uitgeschakeld door de processor, terwijl non-maskerbare interrupts (NMI) altijd worden afgehandeld. Interrupten kunnen edge-triggered of level-triggered zijn en kunnen bronnen delen of prioriteit krijgen via arbiters in de interruptcontroller. Moderne systemen gebruiken vaak een Local APIC en IO APIC, soms ondersteund met MSI/MSI-X (Message Signaled Interrupts) voor betere schaalbaarheid en minder draden.

Veelvoorkomende bronnen van hardwareonderbrekingen zijn toetsenborden, muizen, netwerkkaarten en systeemtimers. Ook opslagapparatuur en andere randapparatuur kunnen interrupts genereren. De interruptcontroller regelt prioriteiten en kan interrupt-nesten mogelijk maken, zodat hogere prioriteitmatige interrupts eerder worden afgehandeld dan lagere.

Verschil met softwareonderbrekingen: softwareonderbrekingen worden door programma’s gegenereerd (bijv. traps of systeemaanroepen) en volgen vaak een andere route door de software-stack, terwijl hardwareonderbrekingen extern en asynchroon zijn en directe interactie met apparaatdrivers vereisen. Een goede afhandeling van hardwareonderbrekingen is cruciaal voor systeemprestaties en stabiliteit.