Principes de Fonctionnement
des Ordinateurs
- Interruptions -

Frédéric Boulanger
frederic.boulanger@centralesupelec.fr

Interruptions

Entrée-sorties

@loop   ldr r0, 0x9234  % lecture de l'état des boutons
        cmp r0, #1      % bouton 0 enfoncé ?
        beq on          % brancher vers l'allumage
        cmp r0, #2      % bouton 1 enfoncé ?
        beq off         % brancher vers l'extinction
        b   loop        % boucler
@on     mov r0, #1      % allumage = mettre la bascule de la LED à 1
        b output        % brancher vers l'écriture
@off    mov r0, #0      % extinction = mettre la bascule de la LED à 0
@output str r0, 0xABCD  % écriture dans la bascule de la LED
        b   loop        % boucler
				

• Le processeur passe son temps à scruter les entrées
• Il peut rater un appui sur un bouton

Interruptions

Scrutation (polling)

• Consultation périodique des entrées
• Prendrait plus de 100% du temps avec quelques périphériques

Exemple

• vous attendez un appel téléphonique
• votre portable est en mode silencieux
• vous devez regarder l'écran assez souvent
• vous risquez quand-même de rater l'appel

Interruptions

Avec interruptions

• vous attendez un appel téléphonique
• votre portable vibre ou sonne
• vous pouvez faire autre chose en attendant l'appel
• vous ne risquez pas de rater l'appel

Sur un ordinateur

• lors d'une demande d'interruption :
• l'exécution du programme est interrompue
• le processeur saute à une adresse particulière
  pour traiter l'interruption

Interruptions

Conditions

• le traitement de l'interruption doit être transparent
  pour le programme interrompu
• il faut sauvegarder le compteur ordinal
• ainsi que le registre d'état
• et les registres modifiés par le traitement de l'interruption

Exemple

				cmp r1, r2    % SR <- N et Z en fonction de r1-r2
				beq ok
				

• si une interruption survient entre ces instructions :
• si le SR est modifié, le branchement ne sera pas correct
• si r1 ou r2 sont modifiés, le programme n'aura pas
  le bon comportement

Interruptions

Détection

• une interruption est provoquée par
  le changement d'état d'un périphérique
• passage d'un signal de 0 à 1 ou vice-versa
• si le périphérique est configuré pour
  générer une demande d'interruption
• il rend actif un signal d'entrée du processeur (patte IRQ)

Traitement

• à la fin de l'exécution de chaque instruction,
  le processeur vérifie le signal IRQ
• s'il est actif et que les interruptions sont autorisées
• il sauvegarde le PC et le SR
• il charge le PC avec une adresse prédéterminée
  (vecteur d'interruption)

Interruptions

Dans la pratique

• il est rare de travailler sur un processeur nu
• on utilise généralement un système d'exploitation
• ou un moniteur qui fournit des services :
• pour activer ou désactiver les interruptions
• pour configurer la génération d'une demande d'interruption
  quand un signal change de niveau (ligne d'interruption)
• pour indiquer le code qui traitera cette interruption
• le système se charge de sauvegarder tout ce qui doit l'être

Avec MicroPython

• on dispose de 22 lignes d'interruptions
• 16 proviennent des pattes d'entrées-sorties
• 6 sont liées à des sources internes à la carte

Interruptions

Exemple avec MicroPython

import pyb

def traitement(l):
  print("Interruption sur ", l)

ligne = pyb.ExtInt(
  pyb.Pin("X17"),         # bouton USR
  pyb.ExtInt.IRQ_FALLING, # front descendant
  pyb.Pin.PULL_UP,        # signal haut par défaut
  traitement              # fonction à appeler
)

pyb.enable_irq(True)      # interruptions autorisées
				

Timers

• un timer est un périphérique muni d'un compteur
  qui est décrémenté à chaque impulsion d'une horloge
• lorsque le compteur atteint 0,
  il génère une demande d'interruption
• en chargeant le compteur avec une valeur initiale adéquate,
  on peut être interrompu lorsqu'un certain délai expire

Timers

Avec MicroPython

import pyb

def clignote(t):
  pyb.LED(1).toggle()

timer = pyb.Timer(4, freq=1, callback=clignote)
				

• la LED 1 (rouge) de la carte s'allumera et s'éteindra chaque seconde
• MicroPython se charge de calculer la valeur initiale du compteur
  pour obtenir la fréquence voulue
• il se charge également d'activer la génération d'interruptions pour le
  timer et d'enregistrer notre fonction pour traiter cette interruption

Suite…