Лекция "Назначение и характеристики системы прерываний. "

билет 23 тема 1 31 Назначение и характеристики системы прерываний. Порядок обработки  прерывания. Во время выполнения программы внутри ЭВМ и во внешней среде могут возникать события, требующие немедленной реакции на них со стороны машины. Реакция состоит в том, что машина прерывает обработку текущей программы и переходит к выполнению некоторой   другой   программы,   специально   предназначенной   для   данного   события.   По завершении   этой   программы   ЭВМ   возвращается   к   выполнению   прерванной   программы. Такой процесс называется прерыванием.  Прерывание  –   реакция   на   входной   сигнал   запроса   прерывания   или   команду прерывания. Прерывание   работы   МП   по   запросу   внешних   устройств   устраняет   необходимость выполнения МП неэффективных операций по проверке готовности внешних устройств к обмену   данными   и   снижает   затраты   времени   на   ожидание   готовности   периферийного устройства к обмену. Прерывания необходимы при обмене данными с большим числом асинхронно работающих внешних устройств. Каждое событие, требующее прерывания, сопровождается сигналом, оповещающим об этом   событии   ЭВМ,   который   называется  запросом   прерывания.   Программу, затребованную запросом прерывания, называют  прерывающей программой, а программу, выполнявшуюся до появления запроса, ­  прерываемой программой.Система прерываний позволяет   значительно   эффективнее   использовать   процессор   при   наличии   нескольких протекающих параллельно во времени процессов.Для эффективной реализации системы прерываний   ЭВМ   снабжается   соответствующими   аппаратными   и   программными средствами, совокупность которых называется контроллером прерываний.  Порядок обработки прерывания запоминание   Основными функциями системы прерываний являются:• состояния прерываемой программы;• осуществление   перехода   к   прерывающей   программе;• возврат   к   прерванной восстановление состояния прерванной программы;• программе. При наличии нескольких источников запросов прерываний должен быть установлен определенный   порядок   в   обслуживании   поступающих   запросов,   т.е.   должны   быть установлены приоритетные соотношения между запросами. Приоритетные соотношения определяют, какой из нескольких поступивших запросов подлежит обработке в первую очередь, и устанавливают, имеет или не имеет право данный запрос прерывать ту или иную программу. Прерывающая программа, как правило, состоит из трех частей:1. Подготовительной, обеспечивающей сохранение состояния прерванной программы.2. Основной, выполняющей затребованную   запросом   работу.3.   Завершающей,   обеспечивающей   продолжение   работы прерванной программы. Приоритетное обслуживание запросов прерывания Вектором   прерывания  называют   вектор   начального   состояния   прерывающей программы. Вектор прерывания содержит всю необходимую информацию для перехода к прерывающей программе, в том числе ее начальный адрес. Каждому уровню прерывания, ав   микроЭВМ   ­   каждому   запросу,   соответствует   свой   вектор   прерывания.   Векторы прерывания   обычно   находятся   в   специально   выделенных   фиксированных   ячейках памяти.Процедура   организации   перехода   к   прерывающей   программе   выделяет   из   всех выставленных запросов тот, который имеет наибольший приоритет, выполняет передачу текущего состояния прерываемой программы из регистров процессора в стек, загружает в регистры процессора вектор прерывания и передает управление прерывающей программе. В простейшем случае вектор прерывания состоит лишь из начального адреса прерывающей программы. Различают абсолютный и относительный приоритеты. Запрос, имеющий абсолютный приоритет,   прерывает   выполняемую   программу   и   инициирует   выполнение соответствующей   прерывающей   программы.   Запрос   с   относительным   приоритетом является   первым   кандидатом   на   обслуживание   после   завершения   выполнения   текущей программы. Если наиболее приоритетный из выставленных запросов прерывания не превосходит по уровню   приоритета   выполняемую   процессором   программу,   то   запрос   прерывания игнорируется или его обслуживание откладывается до завершения выполнения текущей программы. Простейший   способ   установления   приоритетных   соотношений   между   запросами состоит   в   том,   что   приоритет   определяется   порядком   присоединения   линий   сигналов запросов к входам системы прерывания. При появлении нескольких запросов прерывания первым воспринимается запрос, поступивший на вход с меньшим номером. В этом случае приоритет является жестко фиксированным. Процедура прерывания с опросом источников прерывания В   системе   с   фиксированными   приоритетами   каждому   источнику   запросов соответствует отдельный разряд в регистре запросов прерывания. При   наличии   запроса   или   нескольких   запросов   формируется   общий   сигнал прерывания,   инициирующий   выполняемую   специальной   программой   или   аппаратурой процедуру   опроса   регистра   прерывания   или   просто   линий   сигналов   прерывания   для определения источника, выставившего запрос с наибольшим приоритетом. Программный опрос источников прерываний занимает сравни тельно много времени.  Для ускорения опроса его выполняют аппаратными средствами. Время реакции при  аппаратном циклическом опросе в некоторых случаях может оказаться недопустимо  большим, поэтому может потребоваться схема, позволяющая определить номер запроса за  один такт. Векторное прерывание Процедура опроса источников прерывания, даже если она выполняется аппаратными средствами, требует больших затрат времени. Более   гибким   и   динамичным   является   векторное   прерывание,   при   котором исключается опрос источников прерывания. Прерывание   называется  векторным,   если   источник   прерывания,   выставляя   запрос, посылает в процессор код адреса в памяти своего вектора прерывания.Прерывание   на   основе   опроса   источников   прерываний   всегда   сопровождается переходом   по   одному   и   тому   же   адресу   и   инициирует   одну   и   ту   же   прерывающую подпрограмму, которая после идентификации источника запроса и формирования адреса соответствующей   программы   прерывания   передает   ей   управление.   При   векторном прерывании   каждому   запросу   прерывания   соответствует   переход   к   программе, расположенной по адресу, задаваемому вектором прерывания.