المقاطعات التي تشير إليها الرسائل

تُعدّ المقاطعات المُشار إليها بالرسائل ( MSI ) طريقةً للإشارة إلى المقاطعات ، حيث تستخدم رسائل خاصة ضمن النطاق لاستبدال الإشارات التقليدية خارج النطاق على خطوط مقاطعة مُخصصة. ورغم أن تنفيذ المقاطعات المُشار إليها بالرسائل في الجهاز أكثر تعقيدًا، إلا أنها تتمتع بمزايا هامة مقارنةً بالإشارة إلى المقاطعات خارج النطاق القائمة على الدبابيس، مثل تحسين أداء معالجة المقاطعات. وهذا على عكس آليات المقاطعة التقليدية، مثل نظام طلب المقاطعة (IRQ) القديم.

يدعم ناقل PCI المقاطعات المُشار إليها بالرسائل منذ الإصدار 2.2، وكذلك ناقل PCI Express الأحدث . كما تستخدم بعض البنى غير المتوافقة مع PCI المقاطعات المُشار إليها بالرسائل.

تقليديًا، يحتوي الجهاز على خط مقاطعة (دبوس) يُفعّله عند رغبته في إرسال إشارة مقاطعة إلى بيئة المعالجة الرئيسية. يُعدّ هذا الشكل التقليدي لإشارات المقاطعة شكلاً خارج النطاق من إشارات التحكم، حيث يستخدم مسارًا مخصصًا لإرسال معلومات التحكم هذه، بشكل منفصل عن مسار البيانات الرئيسي. يستبدل نظام MSI خطوط المقاطعة المخصصة هذه بإشارات داخل النطاق، وذلك من خلال تبادل رسائل خاصة تُشير إلى المقاطعات عبر مسار البيانات الرئيسي. على وجه الخصوص، يسمح نظام MSI للجهاز بكتابة كمية صغيرة من البيانات التي تصف المقاطعة إلى عنوان إدخال/إخراج خاص مُخزّن في الذاكرة ، ثم تُرسل مجموعة الشرائح المقاطعة المقابلة إلى المعالج. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}

من المفاهيم الخاطئة الشائعة حول تقنية MSI أنها تسمح للجهاز بإرسال بيانات إلى المعالج كجزء من المقاطعة. في الواقع، تُستخدم البيانات المُرسلة كجزء من عملية كتابة الذاكرة من قِبل مجموعة الشرائح لتحديد المقاطعة التي سيتم تفعيلها على كل معالج؛ ولا تتوفر هذه البيانات للجهاز لإرسال معلومات إضافية إلى معالج المقاطعة. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}

على سبيل المثال، لا يحتوي PCI Express على منافذ مقاطعة منفصلة على الإطلاق؛ بل يستخدم رسائل خاصة ضمن النطاق للسماح بمحاكاة تأكيد أو إلغاء تأكيد المنفذ. تستخدم بعض البنى غير PCI أيضًا MSI؛ كمثال آخر، لا تحتوي أجهزة HP GSC على منافذ مقاطعة، ويمكنها توليد المقاطعات فقط عن طريق الكتابة مباشرةً إلى سجل مقاطعة المعالج في مساحة الذاكرة. يدعم بروتوكول HyperTransport أيضًا MSI. ^{[ 4 ]}

على الرغم من أن تنفيذ المقاطعات المُشار إليها بالرسائل في الجهاز أكثر تعقيدًا، إلا أنها تتمتع بمزايا هامة مقارنةً بالمقاطعات خارج النطاق القائمة على الدبابيس. فمن الناحية الميكانيكية، يُتيح عدد الدبابيس الأقل موصلًا أبسط وأرخص وأكثر موثوقية. ورغم أن هذا لا يُعد ميزةً لموصل PCI القياسي، إلا أن PCI Express يستفيد من هذه الوفورات.

تزيد تقنية MSI من عدد المقاطعات الممكنة. فبينما كانت تقنية PCI التقليدية محدودة بأربع مقاطعات لكل بطاقة (ولأنها كانت مشتركة بين جميع البطاقات، فإن معظمها يستخدم مقاطعة واحدة فقط)، تسمح المقاطعات التي يتم إرسالها عبر الرسائل بعشرات المقاطعات لكل بطاقة، عند الحاجة. ^{[ 1 ]}

هناك أيضًا ميزة طفيفة في الأداء. في البرمجيات، قد يتزامن مقاطعة تعتمد على دبابيس التوصيل مع عملية كتابة مُرسلة إلى الذاكرة. أي أن جهاز PCI يكتب البيانات إلى الذاكرة ثم يرسل مقاطعة للإشارة إلى اكتمال عملية الكتابة المباشرة إلى الذاكرة (DMA) . مع ذلك، قد يقوم جسر PCI أو وحدة تحكم الذاكرة بتخزين عملية الكتابة مؤقتًا لتجنب التداخل مع استخدامات الذاكرة الأخرى. قد تصل المقاطعة قبل اكتمال عملية الكتابة المباشرة إلى الذاكرة، ما يسمح للمعالج بقراءة بيانات قديمة من الذاكرة. ^{[ 5 ]} ولمنع هذا التزامن، كان على معالجات المقاطعات قراءة البيانات من الجهاز للتأكد من اكتمال عملية الكتابة المباشرة إلى الذاكرة. وقد ترتب على هذه القراءة انخفاض طفيف في الأداء. لا يمكن لعملية كتابة MSI أن تتجاوز عملية كتابة DMA، وبالتالي يتم التخلص من هذا التزامن. ^{[ 6 ]}

يُعرّف PCI امتدادين اختياريين لدعم المقاطعات المُشار إليها بالرسائل، وهما MSI و MSI-X. ويُعرّف PCI Express آلية خاصة به تعتمد على الرسائل لمحاكاة مقاطعات PCI القديمة.

في أنظمة إنتل، يجب تفعيل وحدة معالجة المقاطعات المحلية (LAPIC ) لكي تعمل تقنية MSI/MSI-X الخاصة بمعالج PCI (وPCI Express)، حتى في الأنظمة أحادية المعالج (أحادية النواة). ^{[ 11 ] [ 12 ]} في هذه الأنظمة، تتم معالجة مقاطعات MSI عن طريق كتابة متجه المقاطعة مباشرةً في وحدة LAPIC الخاصة بالمعالج/النواة التي تحتاج إلى معالجة المقاطعة. دعمت وحدات LAPIC من إنتل لعام 2009 ما يصل إلى 224 مقاطعة قائمة على تقنية MSI. ^{[ 12 ]} وفقًا لاختبار معياري أجرته إنتل عام 2009 باستخدام نظام لينكس ، أدى استخدام تقنية MSI إلى تقليل زمن استجابة المقاطعات بمقدار ثلاثة أضعاف تقريبًا مقارنةً بتسليمها عبر وحدة APIC الخاصة بالإدخال/الإخراج. ^{[ 13 ]}

في عائلة أنظمة تشغيل مايكروسوفت، يدعم نظام التشغيل ويندوز فيستا والإصدارات اللاحقة كلاً من MSI وMSI-X. أُضيف الدعم في دورة تطوير Longhorn حوالي عام 2004. ^{[ 14 ]} لا يدعم نظام التشغيل MSI في الإصدارات الأقدم مثل ويندوز إكس بي أو ويندوز سيرفر 2003. ^{[ 15 ]}

أضاف نظام التشغيل Solaris Express 6/05 الذي صدر في عام 2005 دعمًا لـ MSI و MSI-X كجزء من إطار عمل مقاطعة واجهة برنامج تشغيل الجهاز (DDI) الجديد. ^{[ 16 ]}

أضافت إصدارات FreeBSD 6.3 و 7.0 التي صدرت في عام 2008 دعمًا لـ MSI و MSI-X. ^{[ 17 ]}

أضاف نظام التشغيل OpenBSD 5.0 ​​الذي صدر عام 2011 دعمًا لتقنية MSI. ^{[ 18 ]} وأضاف الإصدار 6.0 دعمًا لتقنية MSI-X. ^{[ 19 ]}

حصل نظام لينكس على دعم MSI و MSI-X حوالي عام 2003. ^{[ 20 ]} ومن المعروف أن إصدارات نواة لينكس قبل 2.6.20 تحتوي على أخطاء وقيود خطيرة في تطبيقها لـ MSI/MSI-X. ^{[ 21 ]}

حصل برنامج Haiku على دعم MSI حوالي عام 2010. ^{[ 22 ]} تمت إضافة دعم MSI-X لاحقًا، في عام 2013. ^{[ 23 ]}

أضاف نظام NetBSD 8.0 الذي تم إصداره في عام 2018 دعمًا لـ MSI و MSI-X.

يدعم نظام التشغيل VxWorks 7 كلاً من MSI و MSI-X.

• معالج المقاطعة
• طلب مقاطعة

• مقدمة عن المقاطعات المُشار إليها بالرسائل - MSDN
• دليل استخدام لينكس MSI