Este documento trata sobre las interrupciones. Explica brevemente la historia de las interrupciones, define el concepto de interrupción y describe los dispositivos de entrada y salida. Luego, detalla los diferentes tipos de interrupciones y cómo funcionan las interrupciones con los dispositivos de E/S. Finalmente, explica cómo se procesan las interrupciones y qué son las IRQs.

1. Interrupciones Integrantes:
❖ Victoria Gonzalez Bravo
❖ Emanuel Muñoz Santana
❖ Diego Alejandro Muñoz Aranzolo
❖ Maria del Carmen Uribe Chávez
Arquitectura de computadoras
1

2. Contenido
1.- Historia de las interrupciones.
2.- Concepto: ¿Qué son las interrupciones?
3.- ¿Qué son los dispositivos E/S?
4.- Tipos de interrupciones.
5.- Funcionamiento de los dispositivos de entrada/salida con las
interrupciones.
6.- Cómo funcionan las interrupciones.
7.- IRQs
2

3. 1. Historia de las
interrupciones
3

4. Surgimiento de las Interrupciones
Se trata de un invento de la
segunda mitad de los años 50,
que permitía completar una
comunicación con el mundo
exterior para interrumpir la
ejecución de un programa en
favor de otro.
4

5. UNIVAC 1103/1103A
El primer sistema informático
en utilizar interrupciones.
Se usaba normalmente para el
procesamiento por lotes, pero
se modificó para que pudiera
interrumpirse para comenzar a
recopilar datos en tiempo real
del túnel de viento.
5

6. Surgimiento de las Interrupciones
Su ventaja fue que permitió la
implementación de una reacción
rápida ante cambios en las
circunstancias externas sin pagar
el precio de una gran cantidad de
tiempo de procesador perdido en
esperas improductivas.
6

7. 2. ¿Qué son las
interrupciones?
Concepto.
7

8. Concepto
Una interrupción consiste en un mecanismo que provoca la
alteración del orden lógico de ejecución de instrucciones
como respuesta a un evento externo, generado por el
hardware de entrada/salida en forma asincrónica al
programa que está siendo ejecutado y fuera de su control.
8

9. Interrupciones
Es un mecanismo de control que permite que un evento o
condición especial detenga temporalmente la ejecución
normal de un programa y redirija la atención del procesador
hacia otro proceso o rutina de manejo específica.
9

10. Ejemplo simple de interrupciones
10

11. Ejemplo simple de interrupciones
11

12. 3. ¿Qué son los
dispositivos
E/S?
12

13. Dispositivos de Entrada/Salida
Son los medios con el cual el usuario se comunica con
el sistema de procesamiento de información.
Pueden llevar a cabo tanto las tareas de entrada como
de salida de información.
Algunos dispositivos lo hacen de forma simultánea y
otros lo hacen por turnos.
13

14. Dispositivos que trabajan por turnos
Teclado y Monitor: El teclado (dispositivo de entrada) se utiliza para ingresar
datos, que luego se muestran en el monitor (dispositivo de salida).
Impresora y Escáner: La impresora (dispositivo de salida) se utiliza para
imprimir documentos, mientras que el escáner (dispositivo de entrada) se
utiliza para digitalizar documentos físicos.
14

15. Dispositivos que trabajan simultáneo
Disco Duro: Puede leer y escribir datos al mismo tiempo.
Unidad Flash USB: Puede leer y escribir datos simultáneamente.
Módem: Puede enviar y recibir datos al mismo tiempo.
Tarjeta de Red: Puede enviar y recibir paquetes de datos simultáneamente.
15

16. Ejemplo
16

17. Cuando un dispositivo de E/S requiere interacción con la
CPU, genera una señal de interrupción.
La CPU, al recibir esta señal, suspende temporalmente la
ejecución de las tareas actuales y atiende la solicitud del
dispositivo de E/S.
Relación de las Interrupciones con los
dispositivos de Entrada/Salida (II)
17

18. Relación de las Interrupciones con los
dispositivos de Entrada/Salida (II)
Esto permite una comunicación eficiente y oportuna
entre la CPU y los dispositivos de Entrada/Salida,
mejorando el rendimiento y la capacidad de respuesta
del sistema informático.
18

19. 4. Tipos de
interrupciones.
19

20. Interrupciones de hardware
La interrupción de hardware es
causada por algún dispositivo de
hardware, como una solicitud para
iniciar una E/S, una falla de
hardware o algo similar. Las
interrupciones de hardware se
introdujeron como una forma de
evitar perder el valioso tiempo del
procesador en bucles de sondeo,
esperando eventos externos.
20

21. Interrupciones de software
La interrupción de software se invoca
mediante el uso de una instrucción INT.
Este evento detiene inmediatamente la
ejecución del programa y pasa la
ejecución al controlador INT.
El controlador INT suele ser parte del
sistema operativo y determina la acción
a realizar. Ocurre cuando un programa
de aplicación finaliza o solicita ciertos
servicios del sistema operativo.
21

22. Generadas por alguna condición que se
produce resultado de la ejecución de una
instrucción, tal como desbordamiento
aritmético (overflow), división por cero,
intento de ejecutar una instrucción máquina
inexistente e intento de acceder fuera del
espacio de memoria permitido para el
usuario.
Interrupción por programa
22

23. Interrupción por temporización
Generadas por un temporizador interno
al procesador.
Esto permite al sistema operativo
realizar ciertas funciones de manera
regular.
23

24. Interrupción por E/S o externa
Generadas por un controlador de E/S,
para indicar la finalización sin
problemas de una operación o avisar
de ciertas condiciones de error.
24

25. Interrupción por E/S o externa
Las interrupciones externas provienen de dispositivos de entrada y
salida (E/S), de un dispositivo de temporización, de un circuito que
monitorea la fuente de almacenamiento o de cualquier otra fuente
externa.
Algunos ejemplos de lo que produce interrupciones externas son
dispositivos de E/S que solicitan transferencia de datos,
dispositivos de E/S que terminan transferencia de datos, tiempo
transcurrido de un evento o una falla de energía.
25

26. Interrupción por fallo de hardware
Generadas por un fallo como el mal
funcionamiento del hardware o por
fallas tales como un corte de
energía.
26

27. Interrupción requerida por hardware
Es iniciada por un periférico
que demanda atención ya que
ha ocurrido un evento relativo
a este periférico que demanda
algún procedimiento de parte
de la CPU.
27

28. Interrupción interna
Son aquellas provocadas dentro del
propio procesador por una situación
anormal de funcionamiento de alguna de
sus partes.
Las interrupciones internas surgen
debido a la utilización ilegal o errónea
de una instrucción o datos.
Las interrupciones internas también se
llaman trampas.
28

29. Requerida por software para
interactuar con un periférico.
Una característica importante de la
operación de interrupciones es que
ellas están jerarquizadas para
resolver conflictos entre las
múltiples interrupciones.
Este mecanismo está basado en la
priorización de interrupciones de
modo que una interrupción de
mayor prioridad puede interrumpir
una de menor prioridad pero no al
revés.
Subtema 7 - IRQs 29

30. 5. Cómo
funcionan los
dispositivos de
entrada/salida
con las
interrupciones.
30

31. E/S por interrupciones
Esta técnica de E/S pretende evitar que el procesador tenga que
estar parado o haciendo trabajo improductivo mientras espera a que
el periférico esté preparado para hacer una nueva operación de E/S
y pueda aprovechar este tiempo para ejecutar otros programas.
31

32. Características E/S por interrupciones
❖ No existe bucle de espera.
❖ Cuando un periférico está listo para transmitir, se lo indica a la
CPU activando una línea especial del bus de control denominada
LÍNEA DE PETICIÓN INTERRUPCIÓN.
32

33. E/S por interrupciones
La sincronización entre el periférico y el procesador es
llevada a cabo por el módulo de E/S, de forma que se
descarga al procesador de esta responsabilidad.
Para utilizar esta técnica de E/S en un computador, es
necesario considerar tanto aspectos del software
como del hardware.
33

34. Razón de existir.
En la E/S programada el procesador tiene que esperar un tiempo
considerable a que el módulo de E/S esté preparado para realizar
la operación.
El procesador espera comprobando repetidamente el estado del
módulo de E/S, degradándose significativamente el rendimiento
de la CPU.
Para evitar este inconveniente se introdujo el sistema de
interrupciones en los procesadores.
34

35. Concepto: INT y INTR
INT se refiere a la solicitud o señal de interrupción generada
por un dispositivo periférico, mientras que INTR se refiere a
la línea de hardware a través de la cual se transmiten estas
solicitudes de interrupción desde los dispositivos periféricos
a la CPU.
35

36. Consideraciones
Es necesario que el computador disponga de una línea
especial que tiene que formar parte del conjunto de líneas
de control del bus del sistema y que denominamos línea
de petición de interrupción (INT).
36

37. Proceso
El módulo de E/S avisa al procesador mediante esta línea e
indica que está preparado para hacer la transferencia. La
señal INT la activa el módulo de E/S y la recibe el
procesador.
Es una señal activa a la baja.
El procesador debe tener un punto de conexión de entrada
por donde llegarán las interrupciones y el módulo de E/S
debe tener un punto de conexión de salida por donde
generará las interrupciones.
37

38. Señal activa a la baja
La señal INT es activa a la baja. Se considera activa si tenemos
un 0 en la línea y no se considera activa si tenemos un 1.
38

39. Proceso - Señal activa a la baja
Para hacer una operación de E/S utilizando esta técnica se
siguen los mismos pasos que en la E/S programada: se
programa la operación de E/S, se realiza la transferencia
de datos y se finaliza la operación de E/S.
39

40. Proceso - Señal activa a la baja
De entrada, el procesador no sabe en
qué momento se producirá esta
petición; por lo tanto, ha de comprobar
periódicamente si el módulo de E/S
pide la atención del procesador, sin
que ello afecte a la dedicación que
tiene.
40

41. Proceso - Señal activa a la baja
En el momento en el que el procesador
reconoce que ha llegado una petición
de interrupción, empieza un ciclo de
reconocimiento de interrupción.
41

42. Rutina del tratamiento de
interrupciones (RTI)
❖ Cuando la CPU recibe una señal de petición de interrupción,
salta a ejecutar una RTI.
❖ La RTI se encarga de atender al periférico que lo
interrumpió y realiza la operación de E/S.
42

43. Secuencia de eventos en el
tratamiento de una interrupción.
43

44. Mecanismo de interrupción
El mecanismo de interrupción de un procesador tiene que
implementar todas las medidas que hagan que se puede bifurcar
a la rutina de tratamiento y recuperar el estado del programa
interrumpido cuando la rutina finaliza su ejecución.
44

45. Mecanismo de interrupción
(1) El programa en ejecución (CPU) activa el sistema de interrupciones
utilizando instrucciones que operan (ponen a 1 y a 0) sobre el bit de
capacitación de las interrupciones I del registro de estado (RE):
45

46. Mecanismo de interrupción
(2) Se produce la petición de interrupción por parte de algún dispositivo
periférico en un instante de tiempo impredecible para la CPU.
46

47. Mecanismo de interrupción
(3) La CPU finaliza la ejecución de la instrucción en curso.
(4) La CPU salva automáticamente el estado en la pila, es decir, el contador
de programa (PC) y el registro de estado (RE):
47

48. Mecanismo de interrupción
(5) La CPU obtiene la dirección de la rutina de tratamiento a partir del vector
de interrupción (VI), que usualmente se ubica en memoria.
48

49. Concepto - Vector de interrupción
Se denomina vectorización a la técnica en la que el
procesador identifica al módulo de E/S mediante la
información que envía el mismo módulo de E/S.
Cuando para tratar las interrupciones utilizamos esta técnica
para identificar a quien hace la petición decimos que
tenemos las interrupciones vectorizadas.
49

50. Concepto - Vector de interrupción
Es una estructura de datos que
asocia una lista de controladores
de interrupciones con una lista de
solicitudes de interrupción en una
tabla de vectores de interrupción.
Cada entrada de la tabla de
vectores de interrupciones,
denominada vector de
interrupciones, es la dirección de
un controlador de
interrupciones (también
conocido como ISR).
50

51. Extracto - Lista de interrupciones.
51

52. Mecanismo de interrupción
(6) La CPU descapacita las interrupciones (I = 0) para que durante la
ejecución de la primera instrucción de la rutina de tratamiento no se vuelva a
detectar la misma interrupción y provoque un bucle infinito.
52

53. Mecanismo de interrupción
(7) La CPU ejecuta la rutina de tratamiento de la interrupción que realiza lo
siguiente:
Salva en la pila los registros a utilizar ➨ Realiza la operación de
Entrada/Salida ➨ Restaura desde la pila los registros utilizados.
53

54. Mecanismo de interrupción
(8) Finaliza la rutina de tratamiento con la ejecución de la instrucción de
retorno de interrupción (RTI), que restaura automáticamente el estado de la
CPU desde la pila y vuelve al programa interrumpido:
54

55. Mecanismo de interrupción
(9) La CPU continúa la ejecución del programa interrumpido, quedando
las interrupciones capacitadas automáticamente al recuperarse el valor
I = 1 del RE.
55

56. Simplificación
Ciclo de interrupción:
Se realiza el
tratamiento.
El dispositivo detecta
que se le solicita.
56

57. Ciclo de interrupción
57

58. 6. Cómo
funcionan las
interrupciones.
58

59. Cómo funcionan las interrupciones
59

60. Proceso de las interrupciones
60

61. 7. IRQs
61

62. Petición de interrupción o por
sus siglas en inglés Interrupt
Request, cuando un
dispositivo del hardware o un
periférico, necesita
comunicarse con la CPU
utilizan unas líneas de
notificación preestablecidas,
llamadas IRQ.
IRQs
62

63. Jerarquía
En los sistemas anteriores al Intel
80286 las IRQ tenían 8 líneas o
direcciones disponibles
correspondientes a las típicas
ranuras de 8 bits.
El número de la petición IRQ indica
también su nivel de prioridad en
la secuencia de ejecución por
parte de la CPU.
63

64. IRQ 0. Prioridad 1. Temporizador del
sistema
Petición de interrupción reservada al cronómetro del PC
que sincroniza todos los componentes.
No disponible para otros periféricos u otros dispositivos.
64

65. IRQ 1. Prioridad 2. Controlador del
teclado.
No utilizable para otros dispositivos, IRQ exclusiva para
el teclado aunque se trate de sistemas que no lo llevan.
65

66. IRQ 2. Prioridad -. Interruptor de
cascada para IRQs 8-15
Conecta las interrupciones IRQ del 8 al 15.
No utilizada en la mayoría de sistema, en caso de
empleo cambiar los dispositivos en IRQ 9 a otras líneas
de interrupción como IRQ 10 o IRQ 11.
66

67. Definición: Puerto serial - COM
Un puerto COM es simplemente una
interfaz de E/S que permite conectar un
dispositivo serie a un ordenador.
Es posible que también escuche que los
puertos COM se llaman puertos serie.
Actualmente se emulan.
67

68. Definición: Puerto serial - COM
Las interfaces USB han reemplazado casi totalmente los puertos
COM como forma más rápida de realizar la transmisión de datos
serie.
68

69. Definición: Puerto serial - COM
Son numerados para facilitar la comunicación
y la administración de dispositivos conectados
La enumeración de puertos COM se realiza
para que el sistema operativo pueda gestionar
eficazmente estos dispositivos.
69

70. IRQ 3. Prioridad 11. Puerto Serie 2
(COM2)
Interruptor automático
para el segundo puerto
serie, en algunos casos
también default para el
serial 4 (COM4).
70

71. IRQ 4. Prioridad 12. Puerto Serie 1
(COM1)
Interruptor por defecto para el serial
primero (COM1) y para COM3.
Es habitual el uso de un ratón con
salida serial en IRQ 4 en aquellos PC
que no emplean el conector PS/2
para mouse.
71

72. IRQ 5. Prioridad 13. Puerto sonido /
paralelo 2 (LPT2), COM3, COM4
En ausencia de un segundo
puerto para impresora LPT2,
IRQ 5 es asignado
primariamente a la tarjeta de
sonido o como una alternativa
para los puertos seriales COM.

73. IRQ 6. Prioridad 14. Controlador de
Floppy Disk (disquete)
Interruptor reservado al
controlador de la disquetera
(lector disquete).
73

74. Definición: Puerto paralelo
Son un tipo de interfaz que
permite conectar diferentes tipos
de periféricos a un ordenador o
equipo informático o electrónico.
Se sustituyeron por el puerto
serie, que posteriormente por el
USB.
74

75. IRQ 7. Prioridad 15. Puerto paralelo 1
(LPT1), COM3, COM4
Normalmente destinado al
uso de impresoras, en caso
contrario, y salvo la
posibilidad de conflictos,
puede ser empleado para
todo terminal que use
puertos paralelos.
75

76. IRQ 8. Prioridad 3. RTC - Reloj en
tiempo real (en CMOS)
No utilizable por otros
dispositivos, maneja los eventos
que necesitan ser parametrados
al tiempo real.
76

77. IRQ 9. Prioridad 4. Libre
Disponible para diferentes
adaptadores, normalmente
empleado para tarjetas de red. En
la mayoría de computadoras puede
emplearse libremente al no tener
asignación de default.
77

78. IRQ 10. Prioridad 5. Libre
Disponible para adaptadores y
periféricos genéricos, tarjetas de red,
de sonido, adaptador SCSI y PCI, canal
IDE secundario.
78

79. IRQ 11. Prioridad 6. Libre
Disponible para adaptadores
y periféricos genéricos.
79

80. IRQ 12
En caso de no usar un ratón PS/2, puede emplearse IRQ
12 para un adaptador de red.
Uso: Ratón con conector PS/2, tarjeta de red, PCI video, IDE terciario
80

81. IRQ 13
Interruptor dedicado y no
utilizable para ningún otro
dispositivo.
Uso: Coprocesador matemático (FPU o NPU)
81

82. IRQ 14
Puede emplearse para otros
dispositivos, por ejemplo un
adaptador SCSI, en aquellas
máquinas que no usan
dispositivos IDE siempre y
que se haya deshabilitado el
canal IDE en la BIOS.
Uso: Canal IDE primario.
82

83. Adaptador SCSI
El estándar SCSI (Interfaz para
sistemas de ordenadores
pequeños) es una interfaz que
se utiliza para permitir la
conexión de distintos tipos de
periféricos a un ordenador
mediante una tarjeta
denominada adaptador SCSI o
controlador SCSI (generalmente
mediante un conector PCI).
83

84. IRQ 15
Reservado al controlador IDE
secundario, puede utilizarse para
tarjetas de red o SCSI previa
deshabilitación en el BIOS.
Uso: Canal IDE secundario/libre
84

85. Ejemplo de la aplicación de una IRQ
85

86. Ejemplo de la aplicación de una IRQ
La entrada de mouse o teclado
mediante PS/2 tiene una línea
dedicada la cual se comunica
directamente con el procesador
a comparación de cuando se
conecta uno por medio de USB,
ya que existe polling.
86

87. Esquema de diferencias.
87

88. Conclusiones

89. Referencias
➔ Stallings, W. (2006). Organización y arquitectura de computadores. PRENTICE HALL.
➔ Blog, R. (s. f.). IRQ (Interrupciones de Hardware): definición y significado. ReDIGIT Blog.
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➔ GeeksforGeeks. (2023). Difference between hardware interrupt and software interrupt. GeeksforGeeks.
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http://atc2.aut.uah.es/~avicente/asignaturas/ac/pdf/soluciones_t6.pdf
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00218271.html
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90. Referencias
➔ Stallings, W. (2006). Organización y arquitectura de computadores. PRENTICE HALL.
➔ Blog, R. (s. f.). IRQ (Interrupciones de Hardware): definición y significado. ReDIGIT Blog.
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Última edición: 29 de noviembre de 2021.
90

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91
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Referencias