エンベデッドシステムスペシャリスト 2013年午前2 問05

問題文

多重にハードウェア割込みが発生する組込みシステムにおけるISR（Interrupt Service Routine）の処理の説明のうち、適切なものはどれか。

🖊️ 解答を隠して解いてみる

ア：ISR処理時間が長い順に高い割込み優先度を与えると、システム全体のリアルタイム応答性が向上する。

イ：ISR処理中に、他の割込み要求を抑止する場合は、セマフォを用いる。

ウ：最大割込み処理時間は、全てのISR処理時間の合計であり、最も優先度の高い割込みが発生してから、そのISR処理の完了までの時間に相当する。

エ：低い優先度の割込みによるISR処理中に割込み禁止を行うと、その間に発生した高い優先度の割込みに対するISR応答時間は長くなる。（正解）

🔒 解説は解答すると表示されます

ISR（Interrupt Service Routine）は、ハードウェア割込みが発生したときに実行される割込み処理です。

エのとおり、低い優先度の割込みに対するISRの実行中に割込みを禁止すると、その間は高い優先度の割込みが発生しても、すぐにISRを開始できません。そのため、高優先度の割込みに対する応答時間は長くなります。

割込みを禁止している間に発生した要求は、割込み禁止を解除した後に処理されることがあります。ただし、割込みの保持方法はハードウェアや設定によって異なります。

ア：誤りです。
ISRの処理時間が長いものほど高い優先度を与える、という考え方は適切ではありません。長いISRが高優先度で頻繁に実行されると、ほかの割込みへの応答を遅らせるおそれがあります。優先度は、処理の緊急性や期限などを考慮して決めます。
イ：誤りです。
セマフォは、主にタスク間の同期や資源の排他制御に使います。割込み要求を抑止するための一般的な手段ではありません。割込みを受け付けない区間を設ける場合は、割込み禁止機能などを使います。
ウ：誤りです。
最も優先度の高い割込みに対する応答時間が、すべてのISRの処理時間の合計になるとは限りません。応答時間は、割込み禁止区間や実行中の処理、割込みの優先度、割込みの入れ子を許可するかどうかなどに左右されます。
エ：適切です。
低優先度ISRの処理中に割込みを禁止すると、その間に発生した高優先度割込みもすぐには処理できません。したがって、高優先度割込みへの応答時間は長くなります。

割込み禁止区間は、共有データの更新などを保護する目的で使われることがあります。一方で、禁止区間が長いほど、緊急性の高い割込みへの応答が遅れる可能性があります。そのため、割込み禁止の範囲は必要最小限にすることが重要です。

また、割込みの入れ子を許可するシステムでは、実行中のISRより優先度の高い割込みが到着した際に、そのISRを中断して処理できる場合があります。ただし、割込み禁止中は入れ子による割込みもできません。

Q. 低優先度ISRの実行中でも、高優先度割込みにすぐ切り替えられますか？
A. 割込みの入れ子が許可され、割込みが禁止されていなければ、切り替えられる場合があります。割込み禁止中は切り替えられません。

Q. 割込み応答時間とは何ですか？
A. 割込み要求が発生してから、対応する処理が開始されるまでの時間を指します。割込み処理の完了までを含めて評価する場合もあるため、問題文での定義を確認してください。

Q. セマフォでISRを排他制御できますか？
A. セマフォは主にタスク間の同期に用います。ISR内での利用には制約があるため、割込み禁止やアトミック操作など、システムに適した方法を使います。

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