Файл: Программа для эвм это упорядоченная последовательность команд, подлежащая обработке.docx

42.Поддержка операционной системы в микропроцессорах.

Запуск МПС означает запуск операционной системы, которая в процессе работы постоянно хранится в основной памяти. В этой же памяти хранятся также прикладные программы. ОС инициирует выполнение прикладной программы. В том месте прикладной программы, где требуется использование системного ресурса (например, использование периферийного устройства), управление передается ОС. По окончании работы операционной системы возобновляется функционирование прикладной программы.

Для обеспечения такой последовательности работы МПС требуются средства, предотвращающие выход из строя ОС вследствие ошибок прикладной программы. С этой целью предусмотрено разделение работы процессора на два режима: системныйи пользовательский. ОС функционирует в системном режиме, а прикладная программа – в пользовательском. Обычно один бит регистра состояния используется для определения этих режимов. Основная память также разделена на системнуюобластьи областьпользователя, что предотвращает обращение к системной области в пользовательском режиме. В каждой области имеется свой стек – тем самым предотвращается взаимное вмешательство. Для этого предусмотрено два указателя стека:

---

для ОС и пользователя. Из системного режима можно свободно перейти в пользовательский, однако возможность обратного перехода отсутствует. Для обеспечения обращения к подпрограммам, имеющимся в ОС, в пользовательском режиме предусмотрены специальные средства. Требование выполнения подпрограммы операционной системы называется системнымвызовом. Для

реализации системного вызова предусматривается специальная команда. Эта команда является программным прерыванием, и при ее поступлении выполняется следующая последовательность действий:

1. 
   содержимое программного счетчика заносится в системный стек;
   
2. 
   содержимое регистра состояния заносится в системный стек;
   
3. 
   в регистре состояния изменяется разряд режима;
   
4. 
   в программный счетчик помещается адрес подпрограммы ОС.
   

В следующем командном цикле с переходом в системный режим начинается выполнение системной подпрограммы. Подпрограмму, хранящуюся в системной области, нельзя выполнить в пользовательском режиме непосредственно с помощью команды вызова подпрограммы (ограничение обращения к системной области), однако это можно осуществить, если воспользоваться системным вызовом. Для выхода из подпрограммы, выполняющейся в системном режиме, используется

---

специальная команда возврата.

Для выхода из подпрограммы, выполняющейся в системном режиме, нельзя использовать обычную команду возврата, так как при возврате из подпрограммы по обычной команде адрес возврата извлекается из стека пользователя, а по специальной команде – из системного стека.

При системном вызове параметры, передаваемые в подпрограмму, нельзя занести в стек, так как при переходе в системный режим производится замена стека. Если параметров немного, они помещаются в регистры общего назначения. Если параметров немного, они помещаются в регистры общего назначения

---

43.Специальные прерывания (особые случаи, исключения) в микропроцессорах.

Помимо обработки системного вызова в системном режиме осуществляется обработка запросов прерывания от периферийных устройств.

Прерывания(interruption) – это штатные ситуации, возникающие при поступлении соответствующих команд (программные прерывания) или внешних запросов (аппаратные прерывания).

Кроме того, с помощью ОС удобно осуществлять обработку отказов аппаратуры и обработку ошибок программного обеспечения, т.е. нештатных ситуаций (ошибок), возникающих при работе процессора. Такие нештатные ситуации называют исключениями(exeption), а их обработку с помощью ОС путем автоматического перехода в системный режим в ходе выполнения прикладной программы в пользовательском режиме – обработкой специальногопрерыванияили прерыванияпривозникновениинепредусмотренной(исключительной)ситуации. Действия при переходе к такой обработке общие для всех случаев и аналогичны действиям, выполняемым при переходе к обработке прерываний.

Исключения делятся на ошибки (faults), ловушки (traps) и отказы (aborts).

Ошибкивыявляются и обслуживаются до выполнения команды, которая является причиной их возникновения.

---

Примером ошибки может служить ситуация, возникающая при обращении очередной команды к сегменту, отсутствующим в основной памяти. В этом случае в качестве адреса возврата к прерванной программе сохраняется адрес команды, выполнение которой вызвало данное исключение.

Ловушка– это исключение, которое выявляется после выполнения команды. Примером ловушки может служить команда INTO в МП Intel 80x86, которая реализует исключение с номером n=4 в случае, если в регистре флагов значение признака переполнения OF=1. При обслуживании ловушки в качестве адреса возврата сохраняется адрес команды, следующей за командой, вызвавшей данное исключение.

Ошибки и ловушки предусматривают продолжение нормального выполнения программы после завершения их обслуживания. Отказысообщают о возникновении серьезных нарушений в работе системы. Примером таких нарушений может быть неисправность аппаратуры или возникновение исключения при обслуживании ранее поступившего запроса. Отказ не предусматривает продолжение выполнения прерванной программы, поэтому при его возникновении обычно производится повторный запуск процессора.

---