Некоторые характерные области применения срв. Связь дисциплины «срв» с другими инженерными дисциплинами.
Системы реального времени представляют собой дисциплину направления систем компьютерной инженерии, для изучения которой необходимы предварительные знания теории управления, программной инженерии, исследования операций (включая теорию расписаний) и других дисциплин.
5. Согласование устройств и цп с помощью прерываний. Контроллер единственного периферийного устройства. Рисунок, пояснение.
Большинство процессоров имеют, по крайней мере, один контакт разъема, предназначенный для ввода прерываний, и многие чипы контроллеров периферийных устройств имеют выводной контакт прерываний. Шина запросов прерываний (IRL) соединяет чип контроллера периферийного устройства с контактом входящих прерываний на ЦП (рисунок 8.7).
Когда контроллеру необходимо обслуживание от ЦП, контроллер отправляет сигнал запроса по IRL. В ответ, процессор начинает выполнять рассмотренную ранее процедуру обработки прерывания запрашивающего устройства. Когда ЦП считывает данные из (либо записывает данные в) чипа контроллера периферийного оборудования, то вначале он помещает адрес контроллера на адресную шину. Далее, логика декодирования интерпретирует этот адрес и подключает ввод-вывод к контроллеру через шину выбора устройств к периферийным устройствам.
6. Согласование устройств и цп с помощью прерываний. Несколько контроллеров соединенные с цп через пкп (программируемый контроллер прерываний)
Предположим, что система оборудованная чипом программируемого контроллера прерываний ПКП, который может управлять сразу несколькими периферийными контроллерами и может поддерживать 8 или 16 периферийных устройств. Шины запросов на прерывание от периферийных контроллеров соединяются с чипом контроллера прерываний. Рисунок 8.8 иллюстрирует аппаратную реализацию для такого случая.
Рисунок 8.8 Несколько контроллеров соединенные с ЦП через ПКП (программируемый контроллер прерываний)
Чип контроллера прерываний выделяеет из двух или боллее IRL один IRL, который подается в ЦП. Контроллеры прерываний могут быть соединены каскадно по типу «ведущий-подчинённый» (master-slave). Когда прерывание поступает на один из ведомых контроллеров прерываний, ведомое устройство посылает прерывание в основной контроллер, который в свою очередь посылает прерывание ЦП. Таким способом могут наращиваться технические средства обработки прерываний.
Каждому аппаратному прерыванию присваивается уникальный приоритет. Для систем, которые используют контроллер прерываний, вне зависимости от того является ли контроллер реализованным на микросхеме или внешним, приоритеты устанавливаются в контроллере программным путем, как правило, при инициализации системы (хотя возможны случаи, где предпочтительно динамическое назначение приоритетов). Таким образом, если два или более прерывания происходят одновременно, у одного из них будет высший приоритет. В системах, поддерживающих несколько прерываний одновременно, контроллер прерываний отслеживает ожидающие прерывания, и передает их в ЦП в порядке приоритетов. В большинстве систем, контроллер прерываний отвечает на прерывание, устанавливая бит в векторе прерывания, чтобы указать, что прерывание обслуживается. Затем, в конце обработки прерывания, процедура обработки прерывания (ISR - Interrupt Service Routine) выполняет команду, которая сообщает контроллеру прерываний, что ISR завершена. Затем контроллер прерываний очищает соответствующий бит векторе прерывания.
Когда ЦП подтверждает запрос на прерывание, он опрашивает контроллер прерываний и считывает вектор прерывания. ЦП использует номер прерывания для вызова соответствующей процедуры ISR, связанной с устройством, которое инициировало прерывание.
7. Прерываемые инструкции. Сторожевые таймеры (Watchdog Timers).
В редких случаях некоторые макрокоманды должны быть прерываемыми. Это может' быть в случае слишком длительных макрокоманд. Рассмотрим, например, команду «памяти-память», которая перемещает большие объемы данных. В большинстве случаев, такая команда должна обладать свойством прерываемости между передачами блоков, чтобы уменьшить задержки при обработке прерываний. Однако, прерывание такой команды может вызвать проблемы целостности данных. Для большинства архитектур, в связи с такой проблемой, прерываемость команд не поддерживается.
Сторожевые таймеры (Watchdog Timers)
Во многих компьютерных системах, ЦП или другие устройства оснащены счетным регистром, содержимое которого периодически наращивается. Регистр должен быть очищен соответствующей программой, обслуживающей ввод-вывод, прежде, чем регистр переполнится и сгенерирует прерывание. Такой тип оборудования, называется сторожевым таймером (рис. 8.9).
Сторожевые таймеры используются для обеспечения обслуживания устройств и процессов с запрограммированной частотой.