Л7 Прерывания в ЭВМ

ЛЕКЦИЯ 7. ПРЕРЫВАНИЯ В ЭВМ

Новые понятия: прерывание, система прерываний; источники запросов на прерывания, вектор прерываний; код прерываний; команда прерываний; обработчик прерываний; контроллер прерываний

Основные вопросы: 1. Общая характеристика системы прерываний

2.Программные прерывания.

3. Аппаратные прерывания

7.1. Общая характеристика системы прерываний

Прерывание текущей (выполняемой) в процессоре программы – это особая ситуация во время выполнения текущей программы для быстрого перехода к выполнению некоторой срочной программы с возможностью последующего продолжения прерванной программы. К срочным относятся программы, невыполнение которых приведет к потере информации или к фатальным ошибкам в ЭВМ. Список таких ситуаций в ЭВМ известен, но моменты их возникновения относительно текущей программы заранее непредсказуемы. Комплекс программно-аппаратных средств реализации прерываний называют системой прерываний. Параметры и характеристики системы прерываний:

1)Тип прерываний – программный или аппаратный. Аппаратные прерывания вызываются внешними по отношению к процессору сигналами запросов на прерывания, которые формируются в схемах устройств ЭВМ при возникновении определенных событий. При программных прерываниях эти события возникают в процессоре в ходе выполнения команд.

2)Момент прерываний – этап работы процессора, после выполнения которого обрабатывается и обслуживается запрос на прерывание. Для ПЭВМ – это, как правило, команда.

3)Глубина прерываний – число программ, которые могут последовательно прервать друг друга. Для ПЭВМ – одна программа.

4)Время реакции – это интервал времени между моментом появления

5)Система приоритетов между источниками аппаратных прерываний – это правила выбора одного источника сигнала запрос на прерывание из всех источников, одновременно подавших такие сигналы.

7.2. Программные прерывания

Программные прерывания чаще всего вызываются специальными командами, которые программист ставит в нужных точках программы. Их используют для упрощения обращений к периферийным устройствам через порты, контроллеры, адаптеры. Программные прерывания обслуживаются операционной системой и имеют формат: INT <вектор прерываний >. Целью команды, как указывалось выше, является вызов определенной

1

программы, обслуживающей запрос от известного системе источника. Программу называют обработчиком прерываний. Выполнение команды прерываний и состоит в следующем:

-сохранении содержимого нескольких регистров процессора, прежде всего, счетчика команд, на время выполнения программы-обработчика прерываний;

-формировании адреса обработчика прерываний и загрузки его в

счетчик команд;

- возврат на прерванную программу после завершения программы обработки прерываний путем возврата сохраненного ранее содержимого нескольких регистров процессора и, прежде всего, счетчика команд с адресом очередной команды прерванной программы.

Основные команды прерываний приведены в табл. 7.1.

В команде INT код > позволяет найти в ОЗУ полный указатель на обработчик прерываний, т.е. на ячейку, хранящую 2 слова, а именно: адрес сегмента и адрес смещения обработчика прерываний. Всего номеров 257. Хранения полных указателей всех возможных обработчиков прерываний требует ОЗУ размером 256 x 4 байт = 1024 байт, где 4 байта – размер полного указателя. Часть памяти ОЗУ, хранящая адреса всех обработчиков прерываний, называется таблицей векторов прерываний.

При исполнении команды INT сначала содержимое регистров CS, IP и F сохраняется в стеке, а в разряды флагов I и F заносится 0, так как система прерываний МП одноуровневая. Из кода прерывания, содержащегося в команде в Ргком МП, формируется адрес смещения в нулевом сегменте памяти. Этот адрес будет загружен в регистры CS и IP. В результате этого процессор начинает исполнять прерывающую программу. Любая прерывающая программа должна закончиться командой IRET, по которой из стека возвращаются CS и IP, а также регистр флагов. В результате этого МП возвращается на прерванную программу.

Схема исполнения команды INT приведена на рис. 7.2.

С помощью команд INT программист легко обращается к любым аппаратным средствам ЭВМ, вместо того, чтобы писать сложные программы обращения к ПУ.

Вся область прерываний составляет 256 номеров и делится на 2 части:

1.От 0.до.20h - для BIOS IBM PC.

2.От 21h…и далее – для MS DOS.

Можно считать код прерывания номером программы обработчика прерываний. Многие обработчики содержат подпрограммы обработки прерываний, одну из которых, в зависимости от необходимой функции,

2

выбирает программист. Номер этой функции надо программным путем

Пример использования команды прерывания во фрагменте программы на языке Assembler МП IBM PC для вывода на экран строки символов приведен ниже. В результате исполнения трех последних команд строка символов: Введите элементы массива, описанная в сегменте данных по правилам языка Assembler, будет выведена на экран.

3

действия, что и по команде прерываний.

По одному сигналу INT прерывающая программа вызывается один раз, в ходе которой выполняется обмен одним машинным словом.

Рис. 7.2-Контроллер прерываний в структуре ЭВМ

Список рекомендуемой литературы.

1.Цилькер Б.Я. , Орлов С.А. Организация ЭВМ и систем.-Спб.: Питер,

2004.-668 с. Гл. 3, с.144-146, гл. 8, с. 402-403.

2.Архитектура и программирование реального режима микропроцессоров фирмы Intel: Уч. пособие /Сост. Т. К. Щемелева; Перм. техн. ун-т.

Пермь,2001. 96 c. § 7.7.

1)Какая ситуация в ЭВМ называется прерыванием.

2)Что понимается под системой прерываний.

3)Назовите устройства – источники прерываний.

4)Что общего между аппаратными и программными прерываниями.

5)В чем отличия аппаратных и программных прерываний.

6)Что такое вектор прерываний, код прерываний, код функции.

7)Определите, сколько бит содержит код прерываний.

9)Составьте блочную схему алгоритма выполнения аппаратного прерывания в ЭВМ.

5