割込み（１）オペレーティングシステム第５回今回の内容     割込みとは割込みにより可能になること割込みの分類割込み処理  多重レベル割込み  割込み禁止割込みとは（１）割込み発生      プログラムの実行中に事象（event 要因）が発生  プログラムとは直接関係なく起こる場合（非同期的という）  プログラムのエラーなどにより起こる場合割込み処理現在，実行中のプログラムを中断発生した事象を処理する別のプログラムを実行中断したプログラム（別のプログラムの場合もある）の実行を再開する仕組みプログラムが２つある！割込みとは（２）  プログラムと割込み処理プログラムの関係元のプログラムは，我々が使うもの “割込み”を考慮せずに作ることができるコンテクストスイッチ割込み処理プログラム実行開始元のプログラム再開コンテクストスイッチ割込みにより     CPUと入出力装置の同時実行複数のプログラムの同時実行（TSS）障害時の適切な処理現在のコンピュータを特徴づける機構  初期のコンピュータにはなかった割込みの例？ ① ② ③ ④ 人と雑談中電話がかかってくる話を中断して，電話にでる電話終了後，話を再開電話による割込み割込みの分類   （補足あり）外部割込み  実行中のプログラムに原因がないもの  入出力装置の動作終了  時間の経過（タイマ割込み）内部割込み  実行中のプログラムに原因があるもの  演算異常（ゼロで割ろうとするなど）  割込みを発生させる命令の実行割込み処理の概要（１）    事象発生割込み処理プログラム開始  元のプログラムを再開できるために必要な情報を保存割込み処理プログラム終了・元のプログラム再開（別のプログラムの場合も）割込み処理の概要（２）  事象はいくつかある ① ひとつの割込み処理プログラムで処理 ② 事象ごとに割込み処理プログラムを用意割込み処理の概要（３）  ①の場合窓口がひとつしかない！割込み処理の概要（４）  ②の場合窓口が分かれている多重レベル割込み  割込み処理には，優先度がある多重レベル割込みの例？ ① 雑談中の電話 ② 電話中に非常ベル ③ 電話を中断して，非常ベルに対処 “電話割込み”より， “非常ベル割込み”の方が優先度が高い多重レベル割込み  ① ② ③ ④ ⑤  事象により，処理の優先度に差事象Aの処理中より優先度の高いBという事象が発生 Aの処理を中断し，Bの処理を先に行う Bの処理終了後，Aの処理を再開 Aの終了後，Aに割り込まれたプログラムを再開割込み処理プログラムに，割り込むことができる → 多重レベル割込み割込み禁止常に割込み処理を行うわけではない割込み禁止の例（１）？  雑談中に非常ベル  雑談を中断して非常ベルに対処  その最中に電話  電話は無視する優先度の高い“非常ベル割込み”の処理中には， “電話割込み”の処理は行わない割込み禁止の例（２）？  講義の開始時に“電話割込み”を禁止  講義中に電話  電話割込み処理は行わない（電話にはでない）  講義が終了したら，“電話割込み”を許可もし，まだ電話の呼出しが続いていたら… 割込み禁止（１）    優先度の高い事象Bを処理中優先度の低い事象A発生 Aの処理は，Bの終了まで待たされる事象が発生しても，常に割込み処理が行われるわけではない先送りされる場合がある割込み禁止（２－１）  通常の処理中であっても，割込みで中断すると困る場合がある  プロセス1で，“a = a + 1”という処理  プロセス2で，“a = a - 1”という処理  最初の a の値が 3 とする  プロセス1→2でも，2→1でも，a の値は 3 となる１．紙に書いてあるデータを電卓に２．電卓で計算３．計算結果を紙に一つの処理に見えても，複数の処理からなるプロセス１の電卓 GR1，プロセス２の電卓GR2 割込み禁止（２－２）  プロセス1は次のような部分を含む  LD GR1，A  ADD GR1，C1  ST GR1，A  Aを，二つのプロセスがアクセスする  プロセス2は，次のような部分を含む  LD GR2，A  SUB GR2，C1  ST GR2，A  C1には，定数1が格納されている割込み禁止（２－３）  TSSでプロセス1とプロセス2を処理  プロセス1の途中で，タイムスライスだけ時間が経過すると，タイマ割込みにより，プロセス2 を実行する  割込みのタイミングが問題になることも（次の例）ここで割込みが発生し，実行中のプロセスが１から２，２から１に変わるものとする割込み禁止（２－４）  ① ③ プロセス1  LD GR1，A  ADD GR1，C1  ST GR1，A  プロセス2  LD GR2，A  SUB GR2，C1  ST GR2，A ② ① GR1 は 4，ただし A は3のまま ② GR2 は 2，それを Aに格納 A は 3 なのに， ③ GR1 の 4を Aに格納 4 になってしまう割込み禁止（２－５）   プロセス1  LD GR1，A  ADD GR1，C1  ST GR1，A  プロセス2  LD GR2，A  SUB GR2，C1  ST GR2，A 同じデータを変更する，三つの命令の途中では，割込み禁止にする  三つの命令を，一つの命令のように実行  後でさらに採り上げる割込み禁止（３）    事象ごとに割込みマスクを用意ある割込みマスクがオフ  その事象が発生しても，その処理プログラムの実行を始めない  すなわち，現在処理中のプログラムに割り込まない割込み禁止割込み禁止（４）  事象が発生しても，割込み処理を行わない  高い優先度の割込み処理中  割込みマスクがオフ “割込み禁止”できない例？  講義中に非常ベル  いかなることがあっても講義を中断   “非常ベル割込み”の割込みマスクをオフにすることはできない割込みには，割込み禁止にできないものがある補足(１)     （文献3 p.335）実行中のプログラムに原因がない外部割込みの例Ｉ／Ｏ（入出力）  入出力装置の処理終了または要求タイマ  一定時間の経過をCPUに知らせるマシンチェック  ハードウェアシステムの異常補足(２)    実行中のプログラムに原因がある内部割込みの例（１）演算例外  浮動小数点演算でのオーバフロー，零除算など命令コード異常  存在しない命令，形式の不当な命令の実行割込み処理プログラムでエラー処理を行う補足(３)    内部割込みの例（２）ページフォールト  仮想記憶管理における存在しないページへのアクセス（詳細は記憶管理のところで）  仮想記憶は後述トレース  システムデバッグのため命令実行ごとに生じる補足(４)    内部割込みの例（３）特権命令違反  システム管理命令を一般ユーザモードで実行割出し（トラップ）  一般の利用者が実行できないことをOSに依頼（する命令の実行－システムコール）  プログラマが意識的に発生させる割込み補足(５) TSSの実現の概要 ① タイマにある時間を設定 ② プログラムAを実行 ③ タイマに設定した時間が経過  割込みが発生（プログラムAを中断）  補足(６) ④ タイマにある時間を設定 ⑤ プログラムBを実行 ⑥ タイマに設定した時間が経過  割込みが発生（プログラムBを中断） ⑦ タイマにある時間を設定 ⑧ プログラムAを中断したところから再開  以下同様。まとめまとめ（１）   割込みとは  事象が発生  現在，実行中のプログラムを中断  事象の処理  中断したプログラムを再開プログラムの実行中に，発生したことを先に処理  プログラムは，そのことを考えずに作ることができる割込みは，いつ何が起きるか分からない（除く割出し）そのことを予想して，プログラムを作ることは困難（実はできる → 次回）割込みとは（２）再  プログラムと割込み処理プログラムの関係元のプログラムは， “割込み”を考慮せずに作ることができるまとめ（２）   割込みで可能になること割込みのレベルと割込み禁止  多重レベル割込み（優先度）  割込みが禁止される場合まとめ（３）  割込み（事象）の分類  外部割込み  内部割込み