Interrupcions, Cicle d'Instrucció i Conceptes Clau

Interrupcions i Cicle d'Instrucció

Què és una Interrupció?

Una interrupció és la petició que es fa al processador perquè deixi d’executar el programa actual i passi a realitzar una altra tasca (per exemple, executar un altre programa, atendre un dispositiu d'E/S, etc.). Aquestes interrupcions s’indiquen per l’activació d’un determinat senyal a la unitat de control.

Quan es produeix una interrupció, el seu procés d’adaptació implica:

• Desar determinats registres del processador.
• Canviar el mode d'execució (per exemple, d'usuari a nucli).
• Carregar un nou valor al comptador de programa.
• (Habitualment) Inhibir les interrupcions temporalment.

Tipus d'Interrupcions:

• Síncrones: derivades de l'execució d'una instrucció.
• Asíncrones: independents de la instrucció en execució.

Què és el Cicle d'Instrucció?

El cicle d’instrucció és el procés que segueix la CPU per executar cada instrucció d’un programa. Aquest cicle es repeteix contínuament mentre l’ordinador està funcionant.

Passos del Cicle d'Instrucció:

1. Llegir de memòria la següent instrucció (indicada pel registre comptador de programa).
2. Interpretar la instrucció llegida (i desada dins el registre d’instrucció).
3. Llegir, si escau, les dades necessàries (de memòria o registres).
4. Executar la instrucció.
5. Desar, si escau, el resultat (a memòria o registres).

Relació entre Interrupcions i Cicle d'Instrucció

La relació entre el cicle d’instrucció i les interrupcions és que, després de completar cada cicle d’instrucció, la CPU comprova si hi ha alguna interrupció pendent. Si n'hi ha, es pausa l'execució normal i es processa la interrupció abans de continuar amb el següent cicle.

Aquesta relació permet que el processador respongui a esdeveniments externs (com l’entrada de dades o errors de sistema) sense afectar el funcionament global del programa.

Verificació de Conceptes d'Arquitectura

Registre de Memòria: Velocitat vs. Mida

Afirmació: Un registre de memòria és una unitat de memòria molt ràpida i de gran mida.

Incorrecte. Un registre de memòria és una unitat de memòria molt ràpida, ja que es troba dins de la CPU i permet un accés gairebé instantani a les dades. No obstant això, la seva mida és molt petita en comparació amb altres unitats de memòria, com la RAM o la memòria cau.

Diferències entre RAM i ROM

Afirmació: La RAM i la ROM són dues unitats de memòria que només es diferencien per la seva mida d’emmagatzematge.

Incorrecte. La RAM (Random Access Memory) i la ROM (Read-Only Memory) es diferencien principalment per la seva funcionalitat i persistència. La RAM és volàtil (esborra el seu contingut en apagar l’ordinador) i s'usa per a dades i programes en execució, mentre que la ROM és no volàtil i s’utilitza per emmagatzemar instruccions permanents (com el firmware). La diferència de capacitat d’emmagatzematge pot existir, però no és la distinció principal.

Eficiència del Mode DMA en E/S

Afirmació: Una unitat d’E/S que opera en mode DMA és el tipus d’unitat d’E/S més eficient, ja que la CPU no intervé en cap moment.

Incorrecte. Encara que el mode DMA (Accés Directe a Memòria) millora l’eficiència perquè la CPU no ha d’intervenir en cada transferència de dades, sí que hi participa inicialment per programar la transferència. Un cop iniciada, la transferència es fa directament entre el dispositiu d'E/S i la memòria. A més, altres modes com l'E/S per canal poden oferir més autonomia respecte a la CPU en sistemes complexos.

Portes NOR i Circuits Lògics

Afirmació: Qualsevol circuit lògic es pot expressar utilitzant només portes NOR.

Correcte. Les portes NOR formen un conjunt funcionalment complet, la qual cosa significa que qualsevol funció lògica (com AND, OR, NOT, XOR, etc.) es pot implementar utilitzant únicament portes NOR. Això és una propietat fonamental de l'àlgebra de Boole.

Propietat Associativa en Sistemes Finits

Afirmació: La propietat associativa de l’àlgebra sempre es compleix en sistemes posicionals de longitud finita.

Incorrecte. La propietat associativa (per exemple, (a + b) + c = a + (b + c)) no sempre es compleix en sistemes numèrics de longitud finita (com els utilitzats en ordinadors) a causa de possibles problemes de desbordament (overflow) o subdesbordament (underflow). Per exemple, en una representació limitada, el resultat intermedi de (a + b) podria excedir el rang representable, portant a un resultat final incorrecte quan es suma c, diferent del que s'obtindria calculant a + (b + c).

Interrupcions Externes i Cicle d'Instrucció

Afirmació: Una interrupció externa pot interrompre un cicle d’instrucció, ja que és el tipus d’interrupció amb major prioritat.

Incorrecte. Una interrupció externa és un tipus d’interrupció asíncrona, generalment provocada per dispositius externs. No obstant això, no pot interrompre un cicle d’instrucció a mig procés. La CPU només comprova si hi ha interrupcions pendents després de completar l'execució de cada instrucció (és a dir, al final del cicle d'instrucció). Respecte a la prioritat, les interrupcions externes no sempre tenen la prioritat més alta; la jerarquia de prioritats depèn de l'arquitectura específica del sistema (per exemple, les interrupcions de maquinari internes com errors greus solen tenir més prioritat).