18.Принципы организации систем прерываний. Процедура обслуживания
прерываний
При работе вычислительной системы возникают ситуации, требующие реакции со стороны системы. Например, в процессе управления установка триггера перехода процессора в единичное состояние возникает ситуация требующая перехода на другую программу.
Реакция вычислительной системы на ситуацию это прерывание текущей программы и переход к выполнению другой, предназначенной для данной ситуации. При завершении программы осуществляется возврат к прерванной программе. Такой процесс называется прерыванием программы.
Одним из важных условий является факт, что заранее предугадать момент прерывания невозможно, следовательно, они не могут быть учтены при программировании. Каждое событие, требующее прерывания сопровождается сигналом, который называется запросом прерываний. Программа, которая прерывается, называется прерываемой, а программа, которая прерывает – прерывающей. Запросы на прерывание могут возникать как внутри ЭВМ, так и вне ее.
Процесс прерывания может быть отображен следующим образом:
Запросы на прерывания могут быть одиночными, а могут одновременно поступить несколько запросов от внешних устройств. В этом случае прерывания реализуются на основе заранее установленных приоритетов.
Самым примитивным прерыванием является приостановка (halt). Это происходит тогда, когда на запрос прерывания останавливается процесс выполнения программы, а иногда и команды, и управление передается некоторым аппаратным средствам без изменения содержимого счетчика адреса команд, после чего процесс решения команды восстанавливается.
Система прерывания программ (СПП, контроллер прерываний).
Это совокупность аппаратных и программных средств обеспечивающих с высоким быстродействием прерывания, не требующих больших усилий от программиста.
Функции системы прерываний:
Само прерывание заключается в том, чтобы запомнить состояние прерываемой программы и осуществить переход к прерывающей программы при условии, что приоритет прерывающей программы выше.
Восстановление или возврат – восстановить состояние прерываемой программы и осуществить переход к ней.
Приоритетные соотношения – это установленный порядок в обслуживании поступающих запросов. Приоритетные соотношения определяют, какой из поступивших запросов на прерывание подлежит обработке в первую очередь и имеет ли он право прервать ту или иную программу.
Организация перехода к прерывающей программе.
Приоритет обслуживания запросов прерываний.
Вектор прерывания – это вектор начала состояния прерывающей программы (частный случай - ССП). Он содержит всю необходимую информацию. В простейшем случае вектор прерывания – это начальный адрес прерывающей программы.
В микро и персональных ЭВМ классы прерываний не выделены и каждому запросу на прерывание соответствует свой вектор. Вектора прерываний находятся в специально выделенных ячейках ЗУ.
Для совмещения выбора данных и обработки прерываний во многих компьютерах на системной плате есть специальные буферные ЗУ (регистровые) хранения векторов прерываний для совмещения по времени запросов.
Процедура обработки запроса на прерывание заключается в передаче управления программе соответствующей запросу на прерывание, имеющему наивысший приоритет. Различают абсолютный и относительный приоритеты. Абсолютный приоритет – запрос на прерывание всегда прерывает текущую программу. Относительный приоритет – поступивший запрос на прерывание является кандидатом на обслуживание после выполнения текущей команды.