طلب مقاطعة

في أجهزة الكمبيوتر المتوافقة مع IBM PC ، يُعد طلب المقاطعة ( IRQ ) إشارةً تُرسل إلى المعالج لإيقاف برنامج قيد التشغيل مؤقتًا، مما يسمح لبرنامج خاص، يُسمى معالج المقاطعة ، بالعمل بدلاً منه. تُستخدم مقاطعات الأجهزة لمعالجة أحداث مثل استقبال البيانات من المودم أو بطاقة الشبكة ، أو ضغطات المفاتيح، أو حركات الفأرة.

تُعرَّف خطوط المقاطعة عادةً بفهرسٍ على شكل IRQ متبوعًا برقم. على سبيل المثال، في عائلة Intel 8259 من وحدات التحكم في المقاطعات القابلة للبرمجة (PICs)، توجد ثمانية مداخل للمقاطعة يُشار إليها عادةً بـ IRQ0 إلى IRQ7 . في أنظمة الحاسوب القائمة على معمارية x86 والتي تستخدم اثنتين من هذه الوحدات ، يُشار إلى مجموعة الخطوط مجتمعةً بـ IRQ0 إلى IRQ15 . من الناحية التقنية، تُسمى هذه الخطوط IR0 إلى IR7 ، وتُسمى الخطوط الموجودة على ناقل ISA التي كانت متصلة بها تاريخيًا IRQ0 إلى IRQ15 (مع العلم أنه تاريخيًا، مع ازدياد عدد الأجهزة، ازداد إجمالي عدد المقاطعات الممكنة عن طريق الطلبات المتتالية، وذلك بجعل أحد أرقام IRQ ينتقل إلى مجموعة أو مجموعات أخرى من أرقام IRQ، والتي تتولى معالجتها وحدة تحكم واحدة أو أكثر).

تتضمن أنظمة x86 الأحدث وحدة تحكم متقدمة قابلة للبرمجة للمقاطعات (APIC) تتوافق مع بنية Intel APIC. تدعم كل وحدة APIC محلية عادةً ما يصل إلى 255 خط IRQ، بينما تدعم كل وحدة APIC للإدخال/الإخراج عادةً ما يصل إلى 24 خط IRQ. ^{[ 1 ]}

خلال السنوات الأولى للحوسبة الشخصية، كانت إدارة مقاطعات الأجهزة (IRQ) مصدر قلق للمستخدمين في كثير من الأحيان. ومع ظهور أجهزة التوصيل والتشغيل، تم التخفيف من هذا القلق من خلال التكوين التلقائي. ^{[ 2 ]}

عند التعامل مع أجهزة الحاسوب الشخصية، وتثبيت الأجهزة وإزالتها، يعتمد النظام على طلبات المقاطعة. توجد إعدادات افتراضية مُهيأة في نظام الإدخال والإخراج الأساسي (BIOS) ويتعرف عليها نظام التشغيل. يمكن للمستخدمين المتقدمين تعديل هذه الإعدادات الافتراضية. لم تُقلل تقنية التوصيل والتشغيل الحديثة من الحاجة إلى الاهتمام بهذه الإعدادات فحسب، بل قضت فعليًا على التهيئة اليدوية.

كانت أجهزة الكمبيوتر الشخصية الأولى التي تستخدم معالجات Intel 8086/8088 تحتوي على وحدة تحكم واحدة فقط، وبالتالي كانت محدودة بثمانية مقاطعات. تم توسيع هذا العدد إلى وحدتي تحكم مع ظهور أجهزة الكمبيوتر الشخصية التي تعتمد على معالجات 286.

في الأنظمة التي تستخدم معالج Intel 8259 PIC، تُستخدم عادةً 16 مقاطعة (IRQ). تُدار المقاطعات من 0 إلى 7 بواسطة معالج Intel 8259 PIC واحد، بينما تُدار المقاطعات من 8 إلى 15 بواسطة معالج Intel 8259 PIC آخر. المعالج الأول، وهو المعالج الرئيسي، هو الوحيد الذي يُرسل إشارة مباشرة إلى وحدة المعالجة المركزية (CPU). أما المعالج الثاني، وهو المعالج التابع، فيُرسل إشارة إلى المعالج الرئيسي عبر خط المقاطعة 2، ثم يُمرر المعالج الرئيسي الإشارة إلى وحدة المعالجة المركزية. وبالتالي، لا يتوفر للأجهزة سوى 15 خطًا لطلبات المقاطعة.

في أنظمة APIC المزودة بـ IOAPIC ، يتوفر عادةً 24 مقاطعة (IRQ)، وتُستخدم المقاطعات الثمانية الإضافية لتوجيه مقاطعات PCI، مما يمنع التعارض بين مقاطعات PCI المُكوّنة ديناميكيًا ومقاطعات ISA المُكوّنة ثابتًا. في أنظمة APIC القديمة التي تحتوي على 16 مقاطعة فقط أو التي تحتوي على وحدات تحكم مقاطعات Intel 8259 فقط، كانت خطوط مقاطعات PCI تُوجّه إلى المقاطعات الـ 16 باستخدام جدول PIR (توجيه مقاطعات PCI) المُدمج في BIOS. قد تستخدم أنظمة التشغيل مثل Windows 95 OSR2 جدول PIR لمعالجة توجيه مقاطعات PCI؛ ^{[ 3 ] [ 4 ]} لاحقًا، تم استبدال جدول PIR ببروتوكول ACPI_PRT (جدول توجيه PCI). في أنظمة APIC المزودة بـ MSI ، يتوفر عادةً 224 مقاطعة. ^{[ 5 ]}

أسهل طريقة لعرض هذه المعلومات على نظام ويندوز هي استخدام إدارة الأجهزة أو معلومات النظام (msinfo32.exe). أما على نظام لينكس ، فيمكن عرض تعيينات IRQ بتشغيل الأداة المساعدة cat /proc/interruptsأو استخدامها procinfo.

في أجهزة الكمبيوتر الشخصية القديمة المتوافقة مع IBM ، كان تعارض طلبات المقاطعة (IRQ) خطأً شائعًا في الأجهزة، يحدث عندما يحاول جهازان استخدام نفس طلب المقاطعة (IRQ) لإرسال إشارة مقاطعة إلى وحدة التحكم في المقاطعات القابلة للبرمجة (PIC). تتوقع وحدة التحكم في المقاطعات القابلة للبرمجة (PIC) طلبات مقاطعة من جهاز واحد فقط لكل خط، وبالتالي فإن إرسال أكثر من جهاز لإشارات IRQ عبر نفس الخط سيؤدي عمومًا إلى تعارض في طلبات المقاطعة (IRQ) قد يتسبب في تجميد الكمبيوتر .

على سبيل المثال، إذا أُضيفت بطاقة توسعة مودم إلى النظام ووُضعت على IRQ4، المُخصصة عادةً للمنفذ التسلسلي 1، فمن المرجح أن يتسبب ذلك في تعارض في IRQ. في البداية، كان IRQ 7 خيارًا شائعًا لاستخدام بطاقة الصوت ، ولكن لاحقًا استُخدم IRQ 5 عندما تبيّن أن IRQ 7 يتداخل مع منفذ الطابعة ( LPT1 ). غالبًا ما تُعطّل المنافذ التسلسلية لتحرير خط IRQ لجهاز آخر. يُعد IRQ 2/9 خط المقاطعة التقليدي لمنفذ MIDI الخاص بـ MPU-401، لكن هذا يتعارض مع مقاطعة التحكم في نظام ACPI (SCI مُبرمجة مسبقًا على IRQ9 في شرائح Intel)؛ ^{[ 6 ]} وهذا يعني أنه لا يمكن استخدام بطاقات ISA MPU-401 المُبرمجة مسبقًا على IRQ 2/9، وبرامج تشغيل أجهزة MPU-401 المُبرمجة مسبقًا على IRQ 2/9، في وضع التشغيل بالمقاطعة على نظام مُفعّل عليه ACPI.       

في بعض الحالات، يمكن لجهازين من نوع ISA مشاركة نفس مقاطعة IRQ طالما لم يتم استخدامهما في الوقت نفسه. ولحل هذه المشكلة، يسمح ناقل PCI الأحدث بمشاركة مقاطعات IRQ. لا يحتوي PCI Express على خطوط مقاطعة فعلية، ويستخدم مقاطعات الإشارة بالرسائل (MSI) لأنظمة التشغيل إن توفرت.

• فان جيلوي، فرانك. الحاسوب الشخصي غير الموثق، الطبعة الثانية ، دار نشر أديسون-ويسلي للمطورين، 1997. رقم ISBN 0-201-47950-8
• شانلي، توم؛ أندرسون، دون (1995). سوينديل، جون (محرر). هندسة أنظمة ISA (  الطبعة الثالثة). شركة Mindshare / شركة Addison-Wesley للنشر . ISBN 0-201-40996-8رقم الكتاب المعياري الدولي ( ISBN) 978-0-201-40996-3.
• سولاري، إدوارد. هندسة وتصميم أجهزة وبرامج PCI و PCI-X، الطبعة السادسة ، ريسيرش تك إنك، 2004. ISBN 0-9760865-0-6

• دليل مطوري البرامج لبنيتي Intel 64 و IA-32، المجلد 3A: دليل برمجة النظام، الجزء 1، الفصل 6 – مزيد من المعلومات حول معالجة المقاطعات في معماريتي Intel 64 و IA-32 
• قائمة مقاطعة رالف براون