IRQ

Interrupciones de hardware

Las IRQ son avisos que el hardware envía al micro-procesador de una computadora a través de señales físicos a los circuitos de la misma CPU. Las solicitudes de interrupción están basadas en un sistema de prioridades de modo que el procesador pueda o no ignorar determinadas peticiones.

• Definición
• Funcionamiento
• Visualizar las líneas IRQ
• Tabla de IRQs
• IRQ 0
• IRQ 1
• IRQ 2
• IRQ 3

• IRQ 4
• IRQ 5
• IRQ 6
• IRQ 7
• IRQ 8
• IRQ 9
• IRQ 10
• IRQ 11

• IRQ 12
• IRQ 13
• IRQ 14
• IRQ 15
• Configuración de las IRQ
• Jerarquía y prioridades
• Conflictos

Definición

¿Qué significa IRQ, qué son las interrupciones de hardware? IRQ es un acrónimo desde las palabras inglesas Interrupt Request, traducidas en castellano como solicitud de interrupción o interrupción de hardware. Cuando un periférico, (por ejemplo una impresora) u otro dispositivo hardware (e.g. una tarjeta de sonido), necesitan "comunicarse" con la CPU utilizan una líneas de notificación preestablecidas denominadas Líneas de interrupción (Interrupt Request Line).^[1] En nuestro caso cuando la impresora se queda sin papel envía una petición de interrupt al procesador el cual puede decidir si analizarla en el momento o aplazarla. Una CPU puede estar ocupada procesando billones de operaciones por segundo, lo que hace una IRQ es avisar de una nueva tarea pendiente de ser examinada. El procesador, una vez ejecutada la tarea solicitada con la IRQ, vuelve a su anterior operación. Las IRQs disponen de canales físicos dedicados en las placas base, cada uno con un nivel de prioridad y conectados a la CPU con pins.

Funcionamiento

¿Para qué sirven las IRQ? Los dispositivos hardware que necesitan ejecutarse transmiten una IRQ al procesador para llamar su atención. La tarjetas de red, de video, de sonido, un módem, los adaptadores SCSI, los dispositivos de tipo IDE/ADE, los periféricos USB, por puerto paralelo o serie, todos disponen de un canal prioritario para comunicarse con la CPU denominado "Número de IRQ". El controlador de interrupciones, PIC o APIC es el componente hardware que se dedica a la gestión de los interrupts request gracias a su actividad de designar prioridades en la ejecución de múltiples IRQ informando la CPU de aquellas peticiones que requieren inmediato cumplimiento. El controlador puede deshabilitar, técnicamente "enmascarar", determinadas solicitudes de interrupción, retrasando su ejecución, no obstante hay interrupts que no pueden ser inhibidas (interrupciones no enmascarables).

Visualizar las líneas IRQ

Para ver las líneas de solicitud de interrupción en Windows (XP, Vista, Windows 7, etc.) hay que entrar en "Panel de Control", buscar el icono "Sistema" y clicar. Una vez dentro de "Sistema", clicar en la pestaña "Hardware" y en "Administrador de Dispositivos" donde aparecerá una lista con los principales componentes o periféricos del PC. Haciendo clic sobre el dispositivo, y sucesivamente en la pestaña "Recursos", se podrá averiguar la IRQ asignada a cada uno. Para poder visualizar la lista completa de interrupciones en el sistema Windows, clicar en "Ver", seleccionar "Recursos por tipo" y abrir "Solicitud de interrupción (IRQ)". En Linux el usuario puede averiguar las direcciones IRQ asignadas ejecutando las aplicaciones cat/proc/interrupts o procinfo, o utilizando dmesg | grep -i irq.

Tabla de IRQs

En el siguiente cuadro el usuario encontrará un gráfico con el número de cada IRQ, su uso común, el nivel de prioridad asignada por default a cada línea de interrupción. En la tabla se muestra también una descripción general, diferencias y conflictos más frecuentes a la hora de configurar o modificar las IRQ.

Tabla de Números IRQ

	Prioridad	Uso	Descripción	Conflictos
IRQ 0	1	Temporizador del sistema	Petición de interrupción reservada al cronómetro del PC que sincroniza todos los componentes. No disponible para otros periféricos u otros dispositivos.	En el manejo de los IRQ, este interrupt no debería generar conflictos, en caso contrario investigar si hay incidencia de hardware en la placa base.
IRQ 1	2	Controlador del teclado	No utilizable para otros dispositivos, IRQ exclusiva para el teclado aunque se trate de sistemas que no lo llevan.	IRQ reservada, en caso de conflicto comprobar el hardware de la tarjeta madre o el controlador del teclado.
IRQ 2	-	Interruptor de cascada para IRQs 8-15	Conecta las interrupciones IRQ del 8 al 15. No utilizada en la mayoría de sistema, en caso de empleo cambiar los dispositivos en IRQ 9 a otras líneas de interrupción como IRQ 10 o IRQ 11.	Los típicos conflictos en IRQ 2 proceden del uso simultáneo de diferentes dispositivos en IRQ 2 e IRQ 9.
IRQ 3	11	Puerto serie 2 (COM2)	Interruptor automático para el segundo puerto serie, en algunos casos también default para el serial 4 (COM4).	Un problema frecuente procede de dispositivos que tratan de emplear COM2 y COM4 simultáneamente.
IRQ 4	12	Puerto serie 1 (COM1)	Interruptor por defecto para el serial primero (COM1) y para COM3. Es habitual el uso de un ratón con salida serial en IRQ 4 en aquellos PC que no emplean el conector PS/2 para mouse.	Fuentes de conflictos recurrentes son un modem que trata de de utilizar COM3/IRQ 4 y dispositivos que emplean a la vez COM1 y COM3 en IRQ 4.
IRQ 5	13	Puerto sonido / paralelo 2 (LPT2), COM3, COM4	En ausencia de un segundo puerto para impresora LPT2, IRQ 5 es asignado primariamente a la tarjeta de sonido o como una alternativa para los puertos seriales COM.	Si se utiliza el 2º puerto paralelo, impresora u otro aparato, se atribuirá ipso facto el interrupt request 5. Mejor asignar un IRQ alejado del número 5 a dispositivos (e.g. de red) que acepten interrupts con números elevados.
IRQ 6	14	Controlador de Floppy Disk (disquete)	Interruptor reservado al controlador de la disquetera (lector disquete).	Los conflictos en IRQ 6 son improbables y pueden derivar del intento de asignar un periférico.
IRQ 7	15	Puerto paralelo 1 (LPT1), COM3, COM4	Normalmente destinado al uso de impresoras, en caso contrario, y salvo la posibilidad de conflictos, puede ser empleado para todo terminal que use puertos paralelos.	Los conflictos en IRQ 7 son pocos frecuentes. En caso de utilizar dos puertos paralelos, asegúrate de haber asignado el segundo al IRQ 5 o a otro interrupt request disponible.
IRQ 8	3	RTC - Reloj en tiempo real (en CMOS)	No utilizable por otros dispositivos, IRQ 8 maneja los eventos que necesitan ser parametrados al tiempo real.	Un eventual conflicto en este interrupt puede ser síntoma de un problema de hardware en la tarjeta madre.
IRQ 9	4	Libre	Disponible para diferentes adaptadores, normalmente empleado para tarjetas de red. En la mayoría de computadoras puede emplearse libremente al no tener asignación de default.	Puede generar conflicto con IRQ 2 ya que IRQ 9 aprovecha IRQ 2 para interactuar con la CPU. Es también la razón por la que IRQ 9 posee una prioridad más alta.
IRQ 10	5	Libre	Disponible para adaptadores y periféricos genéricos, e.g. tarjetas de red, de sonido, adaptador SCSI y PCI, canal IDE secundario.	Los conflictos en IRQ 10 son improbables. Puede precisar de cambio de asignación en BIOS setup si se utiliza una PC card.
IRQ 11	6	Libre	Disponible para adaptadores y periféricos genéricos.	Eventuales conflictos podrían proceder de tarjetas PCI video.
IRQ 12	7	Ratón con conector PS/2, tarjeta de red, PCI video, IDE terciario	En caso de no usar un ratón PS/2, puede emplearse IRQ 12 para un adaptador de red.	Si la entrada PS/2-ratón está habilitada en BIOS, y se está usando el ratón vía PS/2, evitar utilizar IRQ 12 para otros dispositivos. Conflictos ocasionales por asignación vía BIOS de PCI video.
IRQ 13	8	Coprocesador matemático (FPU o NPU)	Interruptor dedicado y no utilizable para ningún otro dispositivo.	No genera conflictos, salvo en caso de eventual incidencia hardware en la placa madre, en el micro-procesador o en el coprocesador matemático.
IRQ 14	9	Canal IDE primario	IRQ 14 puede emplearse para otros dispositivos, por ejemplo un adaptador SCSI, en aquellas maquinas que no usan dispositivos IDE siempre y que se haya deshabilitado el canal IDE en la BIOS.	Muy poco frecuentes, en el caso de utilizar solo dispositivos SCSI y designar interrupt 14, comprobar que todos los controladores IDE estén desactivados.
IRQ 15	10	Canal IDE Secundario / Libre	Reservado al controlador IDE secundario, puede utilizarse para tarjetas de red o SCSI previa deshabilitación en el BIOS setup.	Un conflicto en IRQ 15 es comúnmente debido al uso de dispositivos no IDE /ATA sin haber desactivado en BIOS.
* Los datos de esta tabla hace referencia a una configuración de IRQ estándar.

Configuración de las IRQ

Cambiar las IRQ, solucionar conflictos de hardware entre los diferentes aparatos o componentes,^[2] asignar direcciones de interrupción a los periféricos, cambiar IRQ compartidas, en pocas palabras cómo configurar las IRQ es tarea demandada, en los ordenadores de última generación, al BIOS setup y al SO. Gracias a las IRQ dinámicas y estáticas, a la tecnología Plug and Play (PnP), a las controladoras PCI y USB, la labor de configurar y modificar IRQ es automática y no requiere intervención especial por parte del usuario. En caso contrario los expertos aconsejan el máximo cuidado y no recomiendan este tipo de modificación a usuario que no sean avanzados. En la tabla IRQ de arriba se incluyen las funciones típicas de las IRQ y su uso más habitual para que puedan servir de guía y de ayuda para los usuarios.

Jerarquía y prioridades

En los sistemas anteriores al 286 (Intel 80286) las IRQ tenían 8 líneas o direcciones disponibles correspondientes a las típicas ranuras de 8 bits. El número de la petición IRQ indica también su nivel de prioridad en la secuencia de ejecución por parte de la CPU (microprocesador).

Figura 1. "Cascada" entre la IRQ 2 y la IRQ 9

En un sistema de tipo Intel 8259, los dos grupos de IRQ se conectan gracias a la IRQ 2 y la IRQ 9 ("cascade").

Como sugiere el listado IRQ la prioridad más alta corresponde al temporizador del sistema (IRQ 0), seguida por el controlador del teclado (IRQ 1), ambos exclusivos y no disponibles para otros usos. En las antiguas maquinas con arquitectura PC XT el orden de preferencia quedaba como reflejado en el esquema de la izquierda en la Figura 2. Sucesivamente, a partir del micro-procesador Intel 286^[3], las líneas IRQ fueron aumentadas a 16 con la novedad, para las nuevas ranuras de 16 bits, que la jerarquía de importancia no seguía el orden linear (de IRQ 0 a IRQ 15).

Se introducía así un sistema "a cascada" desde la IRQ 2 hasta la IRQ 9 por lo que las IRQs realmente utilizadas eran 15: la IRQ 2 ya no estaba libre, al contrario, permitía conectar el segundo controlador Slave PIC al primero Master PIC (ver imagen en Figura 1). Esto porque en los sistemas basados sobre la arquitectura Intel 8259 los puertos IRQ de 0 a 7 están gobernados por el controlador Master PIC mientras que los IRQ de 8 a 15 se rigen por el controlador Slave PIC. El orden de preferencia en el manejo de IRQ quedaba tal y como muestra la Figura 2.

La necesidad de nuevos dispositivos y periféricos hardware impulsó la nueva arquitectura I/O APIC de Intel que distingue entre configuración de IRQ estáticas y líneas de interrupción dinámicas para permitir que la BIOS y/o el sistema operativo asignen automáticamente las IRQ. Los ejemplos de IRQ de una computadora de última generación pueden resumirse en el gráfico IRQs. En inglés la prioridad asignada a una interrupción individual se define IRQL.

Conflictos

Por definición se genera un conflicto entre IRQ cuando dos o más dispositivos de hardware tratan de utilizar la misma línea de interrupción. Esto puedo ocurrir por ejemplo al instalar un nuevo periférico o al añadir un componente hardware (conflicto hardware). Para evitar que un ordenador o un portátil incurran en error de hardware es necesario configurar correctamente las líneas de interrupción.

Figura 2. Nivel de prioridad en las IRQs

En los actuales PC la modificación y la configuración de IRQ es prácticamente automática, la BIOS y el SO se encargan de ello. En los años anteriores no era así: en los antiguos sistemas a 8 bits había sólo 8 direcciones IRQs disponibles y era preciso cambiar las IRQ manualmente (por medio de jumpers) como por ejemplo en las tarjetas ISA (legacy ISA)^[4]. En la mayoría de sistemas a 16 bits este número subió a 15 (y no 16) añadiendo a las primeas líneas IRQ los sucesivos interrupt request 8-15, conectados a la primera serie a través del IRQ 2 que se quedaba inutilizable al ser un interrupción de "cascada" o sea puente entre 0-6 y 9-15 (ver figura 1).

El incremento de puertos IRQ disponibles, así como la introducción de los dispositivos Plug-and Play (PnP), fueron un paso en adelante pero no permitieron solucionar los conflictos IRQ en modo definitivo ya que no solventaba el problema principal, la escasez de direcciones libres.

Gracias a las controladoras PCI, que permitían compartir la misma IRQ por parte de varios dispositivos en slots PCI, se introdujo un sistema de IRQ dinámicas que facultaba una asignación automática a través de un proceso de "negociación" entre la BIOS, el sistema operativo y el bus PCI. Un conflicto entre IRQs puede causar un malfuncionamiento del PC, una caída de rendimiento o la imposibilidad de usar determinados aparatos. Para comprobar el estado de los puertos y de las conexiones es posible descargar programas^[5] (gratis o de pago) de análisis IRQ y de ayuda para diagnosticar problemas de IRQ y de su asignación.