割込み（1）

割込み（１）
オペレーティングシステム
No.5
割込みとは（１）
割込み発生





プログラムの実行中に
事象（event 割込み要因）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
現在の実行中のプログラムを中断
その事象を処理する別のプログラムを実行
元のプログラム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
再開
割込み処理
プログラム
実行開始
割込みにより




CPUと入出力装置の同時実行
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
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
 割込みを発生させる命令の実行
実行されるプログラム
が代わる
コンテクストスイッチ
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
割込み処理の概要（２）

割込み要因はいくつかある
① ひとつの割込み処理プログラムで処理
② 要因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

①
②
③
④
⑤

割込み（要因）により，処理の優先度に差
割込みAの処理中
より優先度の高いBという割込み要因が発生
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
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
割込み禁止（１）



優先度の高い割込みBを処理中
優先度の低い割込み要因A発生
Aの処理は，Bの終了まで待たされる
要因が発生しても，
常に割込み処理が行われる
わけではない
割込み禁止（２）



割込み（要因）ごとに割込みマスク（ビット）
ある割込みマスクがオフ
 その割込み要因が発生しても，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（３）

要因が発生しても，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
“非常ベル割込み”の方が
“電話割込み”よりも
優先度が高い
割込み禁止の例（２）？

講義の開始時に“電話割込み”のマスクをオフ

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，マスクをオン
もし，まだ電話の呼出しが続いていたら…
割込み禁止の例（３）？

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）
 ＯＳへのシステムコールなど
 プログラマが意識的に発生させる
補足(５)
TSSの実現の概要
① タイマーにある時間を設定
② プログラムAを実行
③ タイマー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 タイマーにある時間を設定
⑤ プログラムBを実行
⑥ タイマー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 タイマーにある時間を設定
⑧ プログラムAを中断したところから再開

以下同様。

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