割 込 み（２）
オペレーティングシステム
No.6
復 習 （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
復 習 （２）
割込みのメリット
TSSの実現
障害発生時の適切な対応
CPUと周辺機器の同時動作
CPUを無駄なく使う
…
復 習 （３）
事象が発生すれば，常に割込み発生か
割込み禁止
優先度
割込みの原因（事象）
外部割込み
内部割込み
TSSの実現
簡単に
TSSの実現（１）
プログラム1（pro-1）とプログラム2（pro-2）をTSS
で実行する
既に実行が始まっているものとする
pro-1とpro-2が交互に実行
TSSの実現（２）
タイマーにある時間を設定
pro-1を実行
設定した時間経過するとタイマー割込みが発生
pro-1を中断して，タイマー割込み処理プログラ
ムを実行
TSSの実現（３）
割込み処理プログラム
中断したpro-1の状態（コンテクスト）を保存
中断中のpro-2の状態（コンテクスト）を設定
タイマーにある時間を設定
pro-2を再開
TSSの実現（４）
設定した時間が経過
タイマー割込み発生
割込み処理プログラム開始
TSSの実現（５）
割込み処理プログラム
中断したpro-2の状態を保存
中断中のpro-1の状態を設定
タイマーにある時間を設定
pro-1を再開
というように，pro-1とpro-2を交互に実行
障 害 対 応（１）
例えば，除数が0の割算
何らかの誤りがあるわけで，その先を実行するこ
とはムダ
除数が0の場合，“演算例外”の割込みが発生
障 害 対 応（２）
演算例外の割込み処理プログラム
対象プログラムの実行を打ち切る処理
場合により，除数を変更し，除算をやり直す，
ということもありうる
例題記述の準備
プログラムの記述（１）
制御プログラムを記述する言語
Ｃの一部
プログラムの記述（２）
a=b;
b（一般に式）の値を計算して，
変数aに格納する
プログラムの記述（３）
if (条件) { … }
条件が成立する（真）場合のみ，
{ … }の部分を実行する
条件 a = = b
aとbが等しいか？
条件 c
cが真か？（cが正しいか？）
プログラムの記述（３）
while (条件) { … }
①条件を調べる
②成立する場合は，{ … }を実行してから①に戻
る
③成立しない場合は，この先に進む
条件が成立する間（正しい間），
{ … }を繰り返し実行する
割込み処理の例
ちょっと難しいかも知れないが，
雰囲気は分かって欲しい
印刷処理
プリンタの制御
想定するプリンタ
CPUがプリンタの速度に合わせると効率が悪くなる
1文字ずつ印字
現在あるかどうかは不明
割込みで，どのようにこのギャップを埋めるのか！？
過去にはあった（使ったことがある）
プリンタの印字速度は遅いが，CPUの計算速度
は速い
プリンタの使い方
プログラムから，印字する1文字分のデータ（文
字コード）をプリンタに送る
プリンタに，（先に送ったデータの）印字開始を指
示する
印字終了までに時間がかかる！
注意
プリンタが印字動作中に印字データを送ることは
できない（送っても無視される）
プ リ ン タ の 制 御 命 令（１）
send(PRINTER, date)
PRINTERにdata（データ，印字する文字の文
字コード）を送る手続き
複数のプリンタが接続されている場合は，
PRINTERの値により区別する。
しかし，この例ではプリンタは1台だけなので，
PRINTERは無視してかまわない。
プ リ ン タ の 制 御 命 令（２）
start(PRINTER)
PRINTERに既に送ってあるデータの
印字を開始させる手続き
印字には時間がかかるが，その終了を
待たずに手続きの呼び出し元に戻る
startの次を実行しているときは，
まだ印字中である
プ リ ン タ の 制 御 命 令（３）
busy(PRINTER)
PRINTERが動作中，つまり印字中なら真
（true），
そうでないなら偽（false）を返すプリンタの状
態を調べるための関数
プリンタは動作中にsendでデータを送られて
も受け取ることができないので，この関数で
状態をチェックする
割込みを用いないプログラム
印字データdata用意
send(PRINTER, data);
start(PRINTER);
while( busy(PRINTER) ) { ; }
印字データをプ
リンタに送る
このような部分が，
プログラム中に
たくさんある！
次の印字データ用意
プリンタがbusyの間（印字中
以下同様 の間），何もしないことを繰り
返す（印字の終了を待つ）
印字終了後，先に進む
start終了直後は，
プリンタは印字動作
中
プログラムとプリンタの動作
while( busy(PRINTER) ) { ; }
プリンタの動作中は，プログラムの実行が実質上止まる
割 込 み の 利 用（１）
印字終了で，プリンタが割込みをかけられる
外部割込み
“プリンタの印字終了”という事象により，割込
み発生
利用者プログラムを中断
割込み処理プログラムの実行
その終了後，中断していた利用者プログラム
を再開
bufferが“空”かどうか
割 込 み の 利 用（２）
YESなら“空”，NOなら“印字データがある”
２つのプログラムから読み書きできる変数
empty：YESまたはNO（初期値はYES）
buffer：印字データを一時的に格納
割 込 み の 利 用（３）
emptyがNOであったら，
何もしないことを繰り返し続ける。
そのうちにemptyがYESになり，先
に進む
利用者プログラム
印字データdata用意
while(empty = = NO) { ; }
buffer = data; empty = NO;
if(not busy(PRINTER)) {
send(PRINTER, buffer);
start(PRINTER);
empty = YES;
}
プリンタがbusyでなけ
れば…
(印字中でなければ）
プリンタは動作中である
が，プログラムは先に進
む
割 込 み の 利 用（４）
プログラム中に，
青枠部分がたくさんあ
る
１文字目
２文字目
３文字目
割 込 み の 利 用（５）
割込み処理プログラム（利用者プログラムとは全
く別のところにある – OSの一部)
if(empty = = NO) {
send(PRINTER, buffer);
start(PRINTER);
empty = YES;
}
割 込 み の 利 用（６）
利用者プログラム
while(empty = = NO) { ; }
buffer = data; empty = NO;
if(not busy(PRINTER)) {
send(PRINTER, buffer);
start(PRINTER);
empty = YES;
}
１文字目が用意できた
empty は YES
印字データをbufferに
emptyをNOに
プリンタは動作中でないから，
busyではない
bufferのデータを送り，
プリンタをスタート
emptyをYESに
２文字目の用意を始める
（プリンタは印字中）
割 込 み の 利 用（７）
プリンタが１文字目を印字中に，
２文字目の用意ができたとする
割 込 み の 利 用（８）
利用者プログラム
while(empty = = NO) { ; }
buffer = data; empty = NO;
if(not busy(PRINTER)) {
send(PRINTER, buffer);
start(PRINTER);
empty = YES;
}
２文字目が用意できた
empty は YES
印字データをbufferに
emptyをNOに
プリンタは動作中なので，
実行しない
２文字目はbufferに入れたまま，
３文字目の用意
（プリンタは１文字目を印字中）
割 込 み の 利 用（９）
１文字目の印字
終了の割込み
割 込 み の 利 用（１０）
if(empty = = NO) {
send(PRINTER, buffer);
start(PRINTER);
empty = YES;
}
割込み処理プログラム
emptyはNO
buffer中のデータ（２文字目）を
プリンタに送る
プリンタをスタート
emptyをYESに
３文字目を用意している
割り込まれたプログラムを再開
割 込 み の 利 用（１１）
割込みなし
割込みあり
CPU（プログラム）とプリンタが同時に動作
効率がよくなる
一言でまとめると
CPU→プリンタ→CPU→プリンタ→…
と交互に動作するのではなく，
プリンタの動作中も，CPUは動作することにより，
CPUを無駄なく使う
補 足
とりあえず，今までのことを理解して欲しい
補 足（１）
何文字目かの印字データが用意できたとき
emptyがNOであったらどうなるか？
buffer中に，直前の文字
さらにその前の文字をプリンタが印字中
つまり，印字される文字がたまってしまってい
る
そのうちに，印字終了の
実際には，このような状態になることがほと
割込みが発生する！
んどである
補 足（２）
emptyがNOなので，ここで待つ！
while(empty = = NO) { ; }
buffer = data; empty =
NO;
if(not busy(PRINTER)) {
send(PRINTER,
buffer);
start(PRINTER);
empty = YES;
}
そのうちに，印字終了割込
みが発生する
if(empty = = NO) {
send(PRINTER,
buffer);
start(PRINTER);
empty = YES;
}
emptyがYESになる
補 足（３）
bufferを配列
参照 補足（１）
利用者プログラム中の印字関係の部分を手続
きにする
割込み禁止部分が必要
補 足（４）
割込みを用いないプログラムの変更
印字データdata用意
while( busy(PRINTER) ) { ; }
send(PRINTER, data);
start(PRINTER);
まとめ
割込みのメリットのひとつ
CPUと周辺機器の動作速度に差
CPUが周辺機器につきあっていると効率が悪
い
CPUは周辺機器に命令を出し，周辺機器の動
作終了を待たず先に進む
周辺機器は動作終了を割込みによりCPUに
通知
次回
割込み発生のタイミングにより，正しく処理できな
くなる場合がある
クリティカルレース
際どい部分(クリティカルセクション）
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