Характеристики системы прерывания

Основными характеристиками системы прерывания являются следующие показатели.

1. Количество источников запроса прерывания. Определяет общее количество возможных источников запроса прерывания. Как правило, данная характеристика зависит от контроллера прерываний или от их количества.

2. Количество классов источников прерывания. Все источники запросов прерывания объединяются в классы. При этом, источники, составляющие один класс, вызывают одну и ту же подпрограмму прерываний, то есть характеризуются одним и тем же уровнем прерывания.

3. Время перехода к подпрограмме прерываний (см. Рис.4.5.).

Время переключения характеризует (определяет) действие процессора, связанное с подготовкой к выполнению подпрограммы обработки прерывания. За это время происходит запоминание в стеке слова состояния процессора и, в случае необходимости, содержимого регистров. Время восстановления определяет время, за которое процессор восстанавливает содержимое регистров, слова состояние и возвращается к выполнению основной программы.

4. Время издержки переключения .

(4.1)

5. Глубина прерываний .

Определяет максимальное количество прерываемых программ. Если , то ни один из источников запроса не может прерывать подпрограмму обработки прерывания предыдущего запроса. В случае, когда устройства с высоким приоритетом могут прервать одну подпрограмму (см. рис.4.6.) и т.д.

Организация перехода к прерывающей подпрограмме

При наличии множества источников прерывания существует задача подключения этих источников к процессору. Задача осложняется тем, что источников прерывания множество, а линий IR (Interrupt Request – запрос на прерывание), к которым подключаются внешние устройства значительно меньше. Может оказаться, что к одной линии IR подключено несколько источников запроса. Особенно остро задача стоит тогда, когда в МПС отсутствует контроллер прерываний.

В общем случае процессору требуется определить номер (код) источника пославшего запрос с целью определения адреса обслуживающей данное устройство подпрограммы обработки прерывания.

Используется ряд методов (способов) определения номера источника прерывания.

1. Программный метод.

Процессор после получения запроса на прерывание под управлением программы последовательно обращается ко всем внешним устройствам и получает положительный ответ в случае обнаружения активного устройства. Таким образом адрес текущего источника запроса позволяет определить адрес подпрограммы обслуживания данного запроса. Алгоритм определения номера источника прерывания программным методом представлен на рис.4.7. К недостаткам данного метода следует отнести достаточно длительное время определения номера источника запроса, что обуславливает низкое быстродействие системы в режиме обмена по прерыванию.

2. Аппаратный многотактовый метод.

Для определения кода источника запроса используется специальная схема (см. рис.4.8.). В начальном состоянии триггер T сброшен, счетчик CT обнулен.

На счетчик поступают тактовые импульсы от генератора G через вентиль лог. И. Двоичный код с выходов счетчика поступает на входы дешифратора DC, декодируется в соответствии с унитарным кодированием, тем самым активируя поочередно логические схемы, через которые источники запроса подключается к схеме формирования общего сигнала запроса на прерывание INTR. В случае, если на линию IR активной в данный момент схемы поступает запрос на прерывание от внешнего устройства, то он проходит на вход схемы формирования общего сигнала запроса. На выходе данной схемы появляется активный уровень сигнала, поступающий в процессор и устанавливающий триггер в единичное состояние.

Сигнал с выхода триггера закрывает вентиль, что не позволяет проходить тактовым импульсам на вход счетчика, а двоичный код с его выхода считывается процессором и интерпретируется как код источника прерывания.

Таким образом за один цикл пересчета счетчика будет обнаружен активный источник и определен его номер. К недостаткам данного метода следует отнести также невысокое быстродействие, так как с момента появления сигнала запроса на одной из линий IR и до момента формирования общего сигнала запроса на прерывание INTR проходит несколько машинных тактов.