Контроллер прерываний позволяет отображать аппаратные IRQ0-IRQ7 на 8 любых смежных векторов прерываний, например, на INT 30h – INT 37h. Тогда, при возбуждении IRQ0, процессор сгенерирует прерывание INT 30h, а при возбуждении IRQ3 – INT 33h. В IBM AT количество контроллеров было увеличено до двух, причем второй был подключен на вход первого, в результате чего количество аппаратных прерываний возросло до 15. Почему не 16? Так ведь одна из восьми линий прерываний была израсходована на каскадирование с другим контроллером!

Некоторое количество прерываний разошлось по системным устройствам, некоторое было выделено шине ISA – тогдашнему индустриальному стандарту. Генерация прерываний осуществлялась изменением уровня сигнала на линии соответствующего IRQ. Могут ли два или более устройств висеть на одном IRQ? Ну вообще-то могут, но если они одновременно сгенерируют сигнал прерывания, то до контроллера дойдет лишь один из них, а остальные будут потеряны, но ни контроллер, ни устройства об этом не догадаются. Такая ситуация получила название конфликта, и ее последствия всем хорошо известны. Впрочем, если прерывания возникают не слишком часто, то оба устройства вполне уживаются друг с другом (в свое время автор держал на одном прерывании и мышь, и модем).

Шина PCI, пришедшая на смену ISA, работает всего с четырьмя линиями равно приоритетных прерываний, условно обозначаемых как INTA, INTB, INTC и INTD. На каждый слот подведены все четыре прерывания, и устройство может использовать любое подмножество из них, хотя обычно ограничиваются только одним. Линии прерываний одного слота соединяются с линями остальных слотов (а в некоторых дешевых платах все INTA, INTB, INTC и INTD вешаются на одну линию прерывания). Для равномерного распределения прерывания по устройствам на каждом слоту происходит ротация прерываний (рис. 5). Допустим, у нас есть два слота: в первом слоте прерывание INTA (со стороны устройства) соответствует прерыванию INTA (со стороны шины), прерывание INTB –> INTB и т. д. Во втором слоте прерыванию INTA (с стороны устройства) соответствует прерывание INTB (со стороны шины), INTB –> INTC, INTC –> INTD и INTD –> INTA, в результате чего устройства, использующие прерывание INTA, оказываются развешаны по прерываниям INTA и INTB.

Рисунок 5. Ротация аппаратных прерываний PCI-шины

Линии прерываний INTA – INTB соединяются с выводами PIRQ0 – PIRQ3 контроллера PCI-шины, а оттуда через роутер (PCI Interrupt Router) попадают в контроллер прерываний, тем или иным образом отображаясь на четыре линии IRQ, не занятые никакими ISA-устройствами. Поскольку количество установленных PCI-устройств обычно много больше четырех (мы считаем также и внутренние устройства, такие, например, как интегрированный контроллер USB, чаще всего повешенный на INTD), несколько устройств вынуждены делить одно прерывание между собой. В отличие от ISA, в PCI-шине совместное использование прерываний является ее нормальным состояниям. Генерация прерываний осуществляется не по переходу, а по состоянию, и устройство может удерживать линию прерывания в соответствующем состоянии до тех пор, пока его запрос не будет обработан. Теоретически это легко. Практически же… Даже поверхностное тестирование обнаруживает большое количество устройств и драйверов, не вполне соответствующих спецификациям и не желающих делить свое PIRQ с другими (или делающих это настолько неумело, что производительность падает в разы). Следование спецификациям предотвращает конфликты, но оставляет проблему падения производительности в силе. При совместном использовании прерываний драйвера получают сигналы не только от своих, но и от чужих устройств, заставляя их обращаться к своему устройству за подтверждением, и если выяснится, что прерывание сгенерировало не оно, запрос передается следующему драйверу в цепочке. А теперь представьте, что произойдет, если на одном прерывании висит десяток устройств и драйвер наиболее «беспокойного» из них попадет в самый хвост очереди?