Файл: Kurs_lektsy_TS_AiU.doc

Несколько ВУ могу иметь один и тот же ВП и № типа прерывания, т.е. обслуживается одной оперативной программой. Идентификация по вектору дополняется программой опроса внутри ВУ.

Третий шаг– переход на программу обслуживания и обмен данными. Выполняется путем загрузки содержимого ВП в регистры ЦП и перехода к программе обслуживания ВУ. Оперативная программа должна сохранить состояние тех внутренних регистров ЦП, которые будут модифицированы, а по завершению – восстановить их прежние значения.

Последний шаг– возврат в фоновую программу, требует выборки из стека и загрузки в регистр процессора содержимого СК и РСП.

Ассемблерная команда возврат из прерывания: Mac: RTI, IBM PC: IRETдолжна завершать любую программу обслуживания прерывания от ВУ.

Время реакции системы на ЗП будет существенно больше времени реакции на запрос по готовности. Время реакции системы на запрос прерывания определяется:

Временем выполнения самой длинной команды основной программы.
Временем идентификации ВУ.
Временем я записи в стек регистров процессора.

Обмен с прерыванием предпочтителен для низкоскоростных устройств.

6.3 Блок-схема алгоритма обслуживания ву с прерыванием.

Рис. 6.3 Блок-схема алгоритма обслуживания ВУ с прерыванием.

6.4 Механизм приоритетов. Вложенные прерывания.

Механизм приоритетов (МП) показывает какие устройства нужно обслужить первыми. МП решает следующие задачи:

Фиксирует приоритет любой выполняемой процессором программы.
Идентифицирует ЗП от ВУ с максимальным приоритетом.
Разрешает прерывание программы при возникновении запроса с большим приоритетом.

Прерывание программы обслуживания прерываний называется вложенным прерыванием.

Рис. 6.4 Пример работы ЦП в режиме вложенных прерываний.

На рис 6.4 показан пример вложенного прерывания:

До t₁нет ЗП
t₁ → ЗП от ВУ4
t₂ → ЗП от ВУ3
t₃ → ЗП от ВУ2
t₄ → закончено обслуживание ВУ2
t₅ → ЗП от ВУ1
t₆ → закончено обслуживание ВУ1
t₇ → закончено обслуживание ВУ3
t₈ → закончено обслуживание ВУ4

Недостаток: При большой частоте поступления ЗП ЦП работает неэффективно, т.к. много времени ЦП расходуется на ЗП, восстановление регистров процессора, переход от одной программы к другой.

Можно уменьшить частоту ЗП путем включения буферных ЗУ.

При присвоении приоритетов ВУ учитываются следующие условия:

Чем больше быстродействие устройства, тем выше приоритет ему присваивается.
Наивысший приоритет присваивается устройству, данные от которого не могут быть восстановлены (обычно таймер).
В ЭВМ семейства Macintoshприоритет программы указывается во втором слове ВП.
В ЭВМ семейства IBMPCприоритет программы устанавливается с помощью специальной БИС (большая интегральная схема) – программируемый контроллер прерываний.

6.5 Принципы построения интерфейса обмена данных с прерыванием программы.

Содержит все компоненты обмена данными по готовности. Дополнительные элементы:

Схема формирования сигнала ЗП:

Регистр управления содержит триггер разрешения прерывания (ТРП). Установить ТРП в 1 может только ЦП, т.е. основная или фоновая программа.

В регистре состояния интерфейса имеется триггер флага готовности, который может быть установлен в единицу только ВУ, когда оно готово к обмену. Запрос прерывания появится на выходе интерфейса, если оба триггера будут установлены в единицу.

Рис. 6.5 Схема формирования ЗП.

Схема учета приоритетов.

Указывает ЦП когда надо реагировать на прерывание.

Схема формирования адреса ВП.

Должна передавать в ЦП уникальный для каждого ВУ код (АВП).

Техническая реализация 2 и 3 элементов интерфейса различается для ЭВМ с разной архитектурой.

6.6 Техническая реализация интерфейса обмена данными с прерыванием программы.

Существует 2 варианта:

Приоритетная цепочка (Macintosh)
Программируемая логика управления приоритетами прерывания (IBM PC).

1. Приоритетная цепочка:

Рис. 6.6 Схема работы приоритетной цепочки.

Устройство, которое посылало ЗП, поглощает РП и выдает АВП на ШД с формирователя АВП и сбрасывает триггер РП.

В ЭВМ семейства Macintoshимеется 7 пар линий ЗПi– РПi

ЗП7-РП7		Линии запросов прерывания. ЗП7 – РП7 – самый высокий приоритет, линии ЗП1-РП1- самый низкий приоритет обслуживания. При поступлении ЗП ЦП сравнивает приоритет линии приоритетом, указанным в РС (ЦП). При равенстве приоритетов прерывания не происходит. Уровни приоритетов и адреса ВП устанавливаются аппаратными средствами.
ЗП6-РП6
ЗП5-РП5
ЗП4-РП4
… ЗП1-РП1

2. Реализация многоуровневых вп в эвм семейства ibm.

Для Реализация многоуровневых ВП в ЭВМ семейства IBMприменена БИСIntel8259A.

Технические характеристики бис Intel 8259a.

Число уровней ЗП = 8.
Количество уровней можно расширить до 64 за счет каскадного включения микросхем
Режим обслуживания ЗП, уровни приоритетов, АВП устанавливаются программным путем.

6.7 Программируемые режимы обслуживания ву.

Режимы работы:

Режим вложенные прерывания.

Входы для ЗП: IRi,. Каждому из входов присваивается приоритетIR0, IR1, …IR7в порядке убывания ЗП с большим приоритетом могут прерывать обслуживание ЗП с меньшим приоритетом.

Круговые циклические приоритеты.

После появления ЗП на каком-либо входе и его обслуживания данному входу присваивается самый низкий приоритет, а приоритеты остальных запросов меняются в круговом циклическом порядке.

Адресуемые приоритеты.

Аналогично п. 2, но допускает программное указание входа, которому назначается самый низкий приоритет.

Режим опроса.

В этом режиме ЦП не реагирует на ЗП (прерывания запрещены). ВУ, требующее обслуживания, определяется чтением состояния ПКП (т.е. опрос состояния контроллера).

Незамаскированные запросы прерываний обслуживаются в порядке их поступления.

6.8 Схема включения пкп к системной шине ву.

Рис. 6.7 Схема включения ПКП к системной шине и ВУ.

Назначение выводов БИС:

D7-D0– выводы ШД, служат для приема управляющее информации от ЦП и передачи статусной информации в ЦП.
A0– адресный вход, адресация внутренних регистров контроллера (2 адреса).
~CS (chip select)- выбор кристалла, разрешает или запрещает связь контроллера с системной шиной.
- ~CS= 0 – есть связь, ~CS= 1 – нет связи.

Первый ПКП использует адреса – 20h, 21h.

Второй ПКП использует адреса – A0h, A1h.

~RD, ~WR– ввод, вывод (сигналы ШУ), соединяются с линиями магистрали~IOR и ~IOW.
INT(выход) – сигнал ЗП в ЦП.
~INTA (interrupt acknowledge) – сигнал РП от ЦП.
CAS2, CAS1, CAS0– шина каскадирования. Для ведущего контроллера прерывания эти линии являются выходами, а для ведомого – входами.
~SP/~EN– указывает ведущий (1) или ведомый (0) ПКП.
IR0...IR7– входы запросов прерывания от ВУ.