Система приоритетов
Как используются IRQL
NT управляет прерываниями путем отображения уровней прерывания контроллера прерываний в собственную аппаратно-независимую таблицу уровней прерываний. Осуществляет отображение слой абстрагирования от оборудования (HAL – модуль NT, специально написанный для конкретных контроллеров прерываний, материнских плат, либо наборов микросхем процессоров). В мультипроцессорных системах принять прерывание может любой процессор, поэтому NT поддерживает независимый IRQL для каждого процессора. IRQL процессора представляет уровень прерывания, который маскируется в данный момент процессором и прямо соответствует (аналогичен) прерываниям, которые маскирует контроллер прерываний CPU. Поскольку уровни IRQL NT не привязаны к какой-либо спецификации оборудования, NT также может отображать в свою иерархию приоритетов неаппаратные типы прерываний. Операционная система использует программные прерывания в основном для запуска операций планирования, таких как переключение потоков или обработка завершения ввода/вывода.
Когда NT обслуживает аппаратное прерывание, NT устанавливает IRQL процессора в соответствующее значение таблицы IRQL NT. NT программирует контроллер прерываний так, чтобы он маскировал прерывания с более низким приоритетом, и драйверы устройств (так же как и NT) могут запрашивать IRQL для определения его значения. (Как мы увидим позднее, NT позволяет выполнять некоторые операции только когда IRQL меньше определенных значений.)
Размер таблицы IRQL разнится между архитектурами процессоров (Intel, Alpha и др.) для того, чтобы лучше отображать уровни прерываний, предоставляемые контроллерами прерываний, однако уровни прерываний, которые могут найти интересными разработчики драйверов устройств и разработчики NT, имеют символические имена. Таблица 5 представляет символические имена IRQL и соответствующие им числовые значения в архитектурах Intel и Alpha.
Низшие уровни IRQL (от passive_level до dispatch_level) используются для синхронизации программных частей операционной системы. Эти IRQL сконструированы как программные прерывания. Уровни IRQL выше dispatch_level, имеют ли они конкретные мнемонические имена или нет, отражают приоритеты аппаратных прерываний. Таким образом, эти аппаратные IRQL часто упоминаются как уровни IRQL Устройства (или DIRQL).
Конкретные значения, назначенные мнемоническим именам IRQL, изменяются от системы к системе. Взаимоотношения между программными уровнями IRQL от системы к системе остаются постоянными; верным также остается положение о том, что программные уровни IRQL имеют более низкий приоритет, чем аппаратные IRQL. Таким образом, IRQL passive_level всегда является самым низким уровнем IRQL в системе, apcjevel всегда выше, чем passive_level, и dispatch_level всегда выше, чем apc_level. Все эти уровни IRQL всегда ниже, чем самый низкий уровень DIRQL.
Таблица 5. Символические и числовые определения IRQL.
| Символическое имя | Предназначение | Уровень Intel | Уровень Alpha |
|---|---|---|---|
| HIGH LEVEL | Наивысший уровень прерывания | 31 | 7 |
| POWER LEVEL | Power event | 30 | 7 |
| IPI LEVEL | Межпроцессорный сигнал | 29 | 6 |
| CLOCK LEVEL | такт системных часов | 28 | 5 |
| PROFILE LEVEL | Контроль производительности | 27 | 3 |
| DEVICE LEVEL | Обычные прерывания устройств | 3-26 | 3-4 |
| DISPATCH_LEVEL | Операции планирования и отложенные вызовы процедур (DPC) | 2 | 2 |
| APC LEVEL | Асинхронные вызовы процедур (АРС) | 1 | 1 |
| PASSIVE LEVEL | Нет прерываний | 0 | 0 |
В отличие от программных IRQL, значения и отношения аппаратных IRQL могут изменяться в зависимости от реализации аппаратной части системы. Например, в архитектурах на основе х86, уровень IRQL profile_level ниже, чем IRQL ipi_level, который является в свою очередь ниже, чем IRQL power_level. Однако, на MIPS системах, IRQL power_level и IRQL ipi_level имеют то же самое значение, и оба ниже, чем IRQL profilejevel.
Уровни IRQL являются главным методом, используемым для расположения по приоритетам действий операционной системы Windows NT. Повышение уровня IRQL позволяет подпрограмме операционной системы как управлять повторной входимостью (реентерабельность) так и гарантировать, что она может продолжать работу без приоритетного прерывания (вытеснения) некоторыми другими действиями. Следующие разделы описывают, как используются наиболее распространенные уровни IRQL.