Khái niệm và phân loại ngắt
Mỗi khi một thiết bị phần cứng hay một chương trình cần đến sự giúp đỡ của CPU nó gửi đi một tín hiệu hoặc lệnh gọi là ngắt đến bộ vi xử lý chỉ định một công việc cụ thể nào đó mà nó cần CPU thực hiện. Tham khảo tài liệu dưới đây sẽ giúp bạn phân loại các loại ngắt này.
I/ KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI NGẮT
1/ Khái niệm :
Mỗi khi một thiết bị phần cứng hay một chương trình cần đến sự giúp đỡ của CPU nó
gửi đi một tín hiệu hoặc lệnh gọi là ngắt đến bộ vi xử lý chỉ định một công việc cụ thể nào
đó mà nó cần CPU thực hiện .Khi bộ vi xử lý nhận được tín hiệu ngắt nó thường tạm ngưng
tất cả các hoạt động khác và kích hoạt một chương trình con đang có trong bộ nhớ gọi là
chương trình xử lý ngắt tương ứng với từng số liệu ngắt cụ thể .Sau khi chương trình xử lý
ngắt làm xong nhiệm vụ, các hoạt động của máy tính sẽ tiếp tục lại từ nơi đã bị tạm dừng
lúc xảy ra ngắt .
Ngắt(interrupt) là khả năng tạm dừng chương trình chính dể thực hiện chương trình
khác gọi là chương trình con xử lý ngắt.
Ngắt có hai phần : hiệu số ngắt và chức năng ngắt.Hiệu số ngắt được gọi tắt là ngắt
(như ngắt 10h , 20h ,21h) mỗi ngắt có nhiều chức ngăn khác nhau do thanh ghi AH quy
định.
2/ Phân loại ngắt :
Có ba loại ngắt chính ,đầu tiên là các ngắt được tạo ra bởi mạch điện của máy tính nhằm
đáp lại một sự kiện nào đó như nhấn phím trên bàn phím ..Các ngắt này được bộ điều khiển
ngắt 8259A quản lý , 8259A sẽ ấn định mức độ ưu tiên cho từng ngắt rồi gửi đến CPU . Sau
đó là các ngắt do CPU tạo ra khi gặp phải một kết quả bất thường trong khi thực hiện
chương trình như chia cho 0 chẳng hạn ..Cuối cùng là các ngắt do chính chương trình tạo ra
nhằm gọi các chương trình con ở xa đang nằm trong ROM hoặc RAM, các ngắt này gọi là
ngắt mềm chúng thường là bộ phận của các chương trình con phục vụ của ROM-BIOS hoặc
của DOS.
Ngoài ba loại ngắt trên còn có loại ngắt đặc biệt là ngắt không bị che NMI đòi hỏi CPU
phục vụ ngay khi có yêu cầu. Loại ngắt này thường được dùng để báo hiệu sự cố như sụt
điệp áp hay lỗi bộ nhớ . Như vậy NMI là mức ngắt có độ ưu tiên cao nhất .
Các ngắt trong PC có thể chia thành 7 nhóm như sau :
- Các ngắt vi xử lý :Thường gọi là các ngắt logic được thiết kế sẵn trong bộ VXL Bốn
trong số các ngắt này (0,1,3,4 ) do chính bộ VXL tạo ra còn ngắt 2 (NMI ) sẽ được kích
hoạt khi có tín hiệu tạo ra bởi một trong các thiết bị ngoài.
- Các ngắt cứng : Ðược thiết kế sẵn trong phần cứng của của PC ,tám ngắt trong số các
ngắt này (2,8,9,từ Bh đến Fh ) được gắn chết vào trong bộ VXL hoặc vào bảng mạch chính
của hệ thống .Tất cả các ngắt cứng đều do 8259A điều khiển .
- Các ngắt mềm :Những ngắt này là một phần của các chương trình ROM -BIOS ,các số
hiệu dành cho các ngắt của ROM- BIOS là 5 ,từ 10h đến 1C hex và 48h .
Ngoài ra còn có các ngắt DOS và ngắt BASIC phục vụ hệ điều hành DOS và chương
trình BASIC .
-Các ngắt địa chỉ : Các số hiệu dành cho các ngắt này là từ 1Dhex đến 1Fhex . Ba trong số
các ngắt này trỏ đến ba bảng rất quan trọngđó là bảng khởi tạo màn hình ,bảng cơ sở đĩa và
bảng các ký tự đồ thị .Các bảng này chứa các tham số được ROM BIOS dùng khi khởi
động hệthống và tạo các ký.
Nếu cùng một thời điểm có nhiều lệnh ngắt thuộc các ngắt khác nhau đòi hỏi CPU
cùng xử lý thì CPU sẽ xử lý ngắt theo thứ tự ưu tiên vơi nguyên tắc ngắt nào có mức ưu
tiên cao hơn sẽ được CPU nhận biết và phục vụ trước.
II/ BIOS và BỘ ĐIỀU KHIỂN NGẮT BIOS
1/Tìm hiểu về BIOS
Một trong số các thiết bị sử dụng dạng bộ nhớ kiểu Flash Memory là hệ thống vào/ra
cơ sở trong máy tính, nó được biết dưới tên gọi BIOS (Basic Input Output System). Trong
máy tính BIOS đảm bảo cho các thành phần khác như bộ xử lý, các thiết bị phần cứng, cổng
và các chức năng CPU hoạt động nhịp nhàng.
BIOS là dạng phần mềm mà mọi máy tính đều cần để vận hành. Các phần mềm BIOS
có một số vai trò khác nhau nhưng vai trò quan trọng nhất của nó là nạp hệ điều hành. Khi
máy tính được bật lên, bộ vi xử lý sẽ thực thi những lệnh đầu tiên và các lệnh này phải được
đọc ra từ đâu đó. Nó không thể đọc ra từ hệ điều hành vì hệ điều hành được lưu trên đĩa
cứng và bộ xử lý không thể thực thi được nếu không được hướng dẫn. BIOS sẽ cung cấp
những lệnh này.
Giao diện của BIOS.
Các nhiệm vụ khác mà BIOS thực hiện gồm:
-Tự kiểm tra POST (Power-on Self Test) tất cả các thiết bị phần cứng khác nhau trên hệ
thống để đảm bảo mọi thứ đều làm việc ổn định.
-Kích hoạt BIOS Chip trên các loại Card cài trên máy tính như SCSI hay Graphic
Card. Các Card này thường được cài sẵn các BIOS Chip trên nó.
-Cung cấp các tập tin thực thi mà hệ điều hành dùng để giao tiếp với các thiết bị phần
cứng. Chúng quản lý các thiết bị như bàn phím, màn hình, cổng khi máy tính khởi động.
BIOS là chương trình phần mềm đặc biệt dùng để giao tiếp giữa các thành phần phần
cứng cao cấp trong máy tính với hệ điều hành. BIOS thường được lưu trên Chip nhớ kiểu
Flash Memory trên bảng mạch chính (Motherboard) nhưng đôi khi nó cũng có thể là một
dạng khác của ROM.
ROM có BIOS
Khi máy tính được bật lên, BIOS sẽ thực thi các công việc theo thứ tự liên tục sau đây:
- Kiểm tra các thông số cài đặt của người sử dụng lưu trong CMOS.
- Nạp bộ điều khiển ngắt và các Driver của thiết bị.
- Khởi tạo các Register và bộ quản lý nguồn Power Management.
- Kiểm tra các thiết bị phần cứng với POST.
- Nạp các cấu hình hệ thống.
- Quyết định xem thiết bị nào có thể khởi động.
- Khởi tạo quá trình tự khởi động.
Đầu tiên BIOS kiểm tra các thông tin được lưu trên phần bộ nhớ rất nhỏ (64 bytes) trên
CMOS Chip (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Các cài đặt trong CMOS sẽ
cung cấp những thông tin chi tiết cho hệ thống. BIOSsử dụng những thông tin này để thay
đổi hay bổ xung các chương trình chuẩn mà nó phải thực hiện.
Bộ điều khiển ngắt (Interrupt Handlers) là tập hợp các chương trình nhỏ hoạt động như
bộ phận thông dịch truyền tin giữa các thành phần phần cứng và hệ điều hành. Chẳng hạn
như khi người sử dụng nhấn một phím trên bàn phím, tín hiệu sẽ được gửi đến bộ điều
khiển ngắt bàn phím để rồi nó dược thông báo tới CPU và chuyển tới hệ điều hành. Các
Driver của thiết bị cũng là các phần mềm để nhận dạng các thành phần phần cứng như bàn
phím, chuột, ổ đĩa. Từ đó BIOS liên tục chặn các tín hiệu đến và đi từ các thiết bị phần
cứng, nó được sao chép (Copy) vào RAM để tăng tốc độ xử lý.
