Come funzionano i dispositivi di input e gli interrupt?

La tastiera è un dispositivo di input molto semplice: semplice perché genera piccole quantità di dati molto lentamente (per gli standard di un computer). Quando premete o rilasciate un tasto, il valore di questo evento viene segnalato attraverso il cavo della tastiera per far scattare un interrupt hardware.

È compito del sistema operativo stare attento a questi interrupt. Per ogni possibile tipo di interrupt c'è un gestore dell'interrupt, una parte del sistema operativo che immagazzina i dati a esso associati (come il valore del vostro premere/rilasciare il tasto) finché può essere processato.

Quello che effettivamente fa il gestore dell'interrupt della vostra tastiera è mettere il valore del tasto in un'area di sistema vicino al fondo della memoria. Là rimane a disposizione per ispezione quando il sistema operativo passa il controllo al programma che ritiene stia attualmente leggendo dalla tastiera.

Dispositivi di input più complessi come i dischi o le schede di rete funzionano in modo simile. Sopra abbiamo fatto il caso di un controller del disco che usa il bus per segnalare che una richiesta disco è stata ultimata. In realtà succede che il disco fa scattare un interrupt. Il gestore dell'interrupt del disco copia poi in memoria i dati ottenuti, a uso successivo da parte del programma che aveva fatto la richiesta.

A ogni tipo di interrupt è associato un livello di priorità. Gli interrupt con priorità più bassa (come gli eventi della tastiera) devono dare la precedenza agli interrupt con priorità più alta (come i tick dell'orologio o gli eventi del disco). Unix è progettato per dare alta priorità al tipo di eventi che hanno bisogno di essere processati rapidamente, in modo da mantenere fluida la risposta del computer.

Tra i messaggi d'avvio del vostro SO potete vedere dei riferimenti a numeri di IRQ. Forse sapete, senza capirne esattamente il perché, che uno dei modi più comuni di configurare male l'hardware è avere due dispositivi diversi che cercano di usare lo stesso IRQ.

Ecco la spiegazione. IRQ è l'abbreviazione di ``Interrupt Request'' (richiesta di interrupt). Il sistema operativo ha bisogno di sapere al momento dell'avvio quali interrupt numerati verranno usati da ciascun dispositivo hardware, in modo da poter associare a ciascuno il gestore appropriato. Se due dispositivi diversi cercano di usare lo stesso IRQ a volte gli interrupt verranno notificati al gestore sbagliato. Questo di solito provocherà quantomeno il blocco del dispositivo, ma può a volte confondere il SO a tal punto da farlo diventare instabile oppure mandarlo in crash.