Файл: А. Д. Чередов, А. Н. Мальчуков.docx

Message Signaled Interrupts (MSI – прерывания, инициируемые сообщениями) — альтернативная форма прерываний, доступная в PCI версии 2.2 и более поздних, PCI-X, а также обязательная в PCI Express любых версий. Вместо присваивания фиксированного номера запроса на прерывание, устройству разрешается записывать сообщение по опре- делённому адресу системной памяти, на деле отображенному на аппара- туру локального контроллера прерываний (local APIC) процессора. Для записи сообщения используется тот же механизм захвата шины (bus mastering), что и для DMA (Direct Memory Access – прямой доступ к па- мяти).

Для записи сообщений каждое устройство, использующее MSI мо- жет иметь от одной до тридцати двух уникальных областей памяти.

Все прерывания шины PCI Express всегда доставляются как MSI, даже при использовании эмуляции традиционных номеров проводников прерываний.

Достоинства MSI:

возможность полного отказа от проводников IRQ от устройств и разъемов PCI до главного контроллера прерываний (IO APIC), а также от самого главного контроллера прерываний, что упрощает материн- скую плату;
в многопроцессорных и многоядерных системах устройства, исполь- зующие несколько областей MSI, получают возможность самостоятель- но выбирать процессор/ядро для обработки конкретного прерывания, причем делать это полностью на уровне аппаратуры без исполнения программного кода. Это позволяет оптимизировать работу путем раз- мещения большей части структур драйвера устройства и связанного с ним программного обеспечения (сетевых протоколов и т.д.) в кэше кон- кретного процессора.

MSI поддерживается в операционных системах Microsoft Windows Vista и более поздних, в ОС FreeBSD с версии 6.3, а также в ядре Linux начиная с версии 2.6.8.

Организация перехода к прерывающей программе

Наиболее гибким и динамичным является векторное прерывание, при котором вектор начального состояния прерывающей программы называют вектором прерывания. Он содержит всю необходимую ин-

формацию для перехода к прерывающей программе, в том числе ее начальный адрес. Каждому запросу (уровню) прерывания соответствует свой вектор прерывания, способный инициировать выполнение соответ- ствующей прерывающей программы. Векторы прерывания обычно нахо- дятся в специально выделенных фиксированных ячейках памяти (стеке).

Главное место в процедуре перехода к прерывающей программе занимает передача из соответствующего регистра (регистров) процессо- ра в память (стек) на сохранение текущего вектора состояния прерыва- емой программы (чтобы можно было вернуться к ее исполнению) и загрузка в регистр (регистры) процессора вектора прерывания преры- вающей программы, к которой при этом переходит управление процес- сором. Источник прерывания, выставляя запрос прерывания, посылает в процессор (выставляет на шины интерфейса) код адреса в памяти сво- его вектора прерывания.

При векторном прерывании каждому запросу прерывания, или, другими словами, устройству – источнику прерывания, соответствует переход к начальному адресу соответствующей прерывающей програм- мы, задаваемому вектором прерывания.

3. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ И СТРУКТУРНАЯ

ОРГАНИЗАЦИЯ ЦЕНТРАЛЬНОГО ПРОЦЕССОРА ЭВМ
В области вычислительной техники различают процессоры цен- тральные, графические, ввода/вывода, передачи данных, коммуникаци- онные и специализированные.

Назначение и структура центрального процессора

Центральный процессор – основное устройство ЭВМ, которое наряду с обработкой данных выполняет функции управления системой: инициирование ввода/вывода, обработку системных событий, управле- ние доступом к основной памяти и т.п.

Структурная организация центрального процессора (ЦП) определя- ется функционально-логической организацией, микроархитектурой и требованиями к технико-экономическим показателям.

Логическую структуру ЦП представляет ряд функциональных средств (рис. 3.1): средства обработки, средства управления системой и программой (центральное устройство управления), локальная память, буферная память (кэш-память L1, L2, …), средства инициализации вво- да/вывода, средства управления памятью, системные средства.

Средства обработки обеспечивают выполнение операций над дан- ными с фиксированной (целочисленные данные) и плавающей точкой, векторными данными, полями переменной длины и т.д. Локальная па- мять состоит из регистров общего назначения, регистров данных с пла- вающей точкой, векторных регистров, управляющих регистров и др. К средствам управления памятью относятся средства управления досту- пом к ОП и предвыборкой команд и данных. Буферная память включает в себя кэш-память команд и данных первого (L1), второго (L2) и третьего (L3) уровней. Средства инициализации ввода/вывода обеспе-

чивают активизацию контроллеров (каналов) периферийных устройств. К системным средствам относятся средства службы времени: часы аст- рономического времени, таймер, коммутатор и т.д. Существует обяза- тельный (стандартный) минимальный набор функциональных средств для каждого типа центрального процессора. Он включает в себя реги- стры общего назначения, средства выполнения стандартного набора операций и средства управления вычислительным процессом.

Локальная память
Векторные регистры	Управляющие регистры	Регистры общего назначения	Регистры с плавающей точкой

Средства обработки
Целочис- ленных данных	Данных с плаваю- щей точкой	Векторных данных

Системная шина

Средства управления памятью
Средства управления доступом к ОП		Предвыборка команд и данных