Система прерываний и приоритетов.

В мультипрограммных ЦВМ и ВС вычисления выполняются по нескольким независимым программам. Для обеспечения перехода от одной программы к другой, обработки запросов на прерывание вводится режим прерывания программы. Прерывания программы — это способность ЦВМ и ВС временно прекращать выполнение текущей программы при возникновении определенных условий и передавать управление прерывающей программе. Существует пять возможных классов прерываний:

1. Программные;

2. Обращение к программе — диспетчеру, к ОС;

3. От устройства ввода-вывода;

4. От схем контроля;

5. Внешние прерывания.

Программные прерывания возникают при обнаружении ошибок в программе или при получении особых результатов.

Обращение к программе—диспетчеру, ОС вызывает прерывание программы в случае, когда предусмотрены дополнительные действия по управлению ЦВМ или ВС.

От УВВ — Это обеспечение процессором запросов на прерывание этих устройств.

Прерывания от схем контроля — Возникают при обнаружении ошибок в каких-либо блоках, происходит переключение на диагностические программы для локализации неисправностей.

Внешние прерывания — происходят при запросах устройств не входящих в состав системы.

Наиболее приоритетные прерывания от схем контроля и программы

Временные диаграммы возможного процесса прерывания и структурная схема блока прерывания

<IMAGE> х2 </IMAGE>

При поступлении запроса прерывания (Б) ЦВС и ВС происходят окончание действий с прерываемой программой и передача управления прерывающей программе.

t_р - время реакции системы на запрос прерываний.

t_з - время запоминания состояния прерванной программы.

t_п - время исполнения прерывающей программы.

t_в - время восстановления прерванной программы.

После перехода к прерывающей программе в течении времени t_з Происходит запоминание прерванной программы, а затем в течении t_п исполняется прерывающая программа. Сразу после её окончания, в течении времени t_в, восстанавливается состояние прерванной программы и управление передаётся ей.

Глубина прерываний — Это максимальное число программ прерывающих друг друга вновь возникающими запросами.

А₁- А_к, УОС_пр — узел обработки сигналов прерываний, УЗП_пр — узел формирования запросов прерываний, Ш — шифратор, ВА — схема выдачи адреса, РП — сигнал разрешения передачи, ДШ_сбр — дешифратор сброса.

Запросы на прерывания программ А₁- А_кт и сигналы блокировки прерывания поступают на входы УОС_ПР. На его выходе формируются сигналы запроса по приоритетам, по причинам прерываний. Эти сигналы податся на схему приоритета Сх. П выделяющую среди всех запросов, запрос с наивысшим приоритетом и на УЗП_ПР, далее в БЦУ. В шифраторе формируется код адреса первой команды прерывания, соответствующий программе прерывания запрашиваемого устройства. По сигналам запроса прерываний и коду адреса первой команды прерывающей программы происходит прекращение выполнения текущей программы, запоминание состояния прерванной программы на регистрах и переход к выполнению прерывающей программы. Передача адреса в АЗУ происходит через схему выдачи адреса ВА по сигналу выдачи адреса РП из блока центрального управления (БЦУ). Сигнал ЗППР блокируется сигналом БЛПР в узле запроса прерываний ЗППР. Дешифратор сброса формирует сигнал сброса Iтого триггера в регистр заброса прерываний. Узел УЗППР вновь вырабатывает сигнал и определяет следующее по приоритету устройство для обслуживания.

Микроконтроллеры

Архитектура, модульный принцип построения. Процессорное ядро. Типы операндов. Способы адресаций.

Понятия вычислительной системы относится к специализированным системам обработки данных. К таким системам относятся и микроконтроллерные системы.

7.09.11

Обобщённая структура

Конкретная реализация первого блока (цифровой регистр) определяется типом используемой системы обработки, зависят от сложности проекта.

Цифровой регулятор получает необходимую информацию о текущем состоянии объекта от измерительных преобразователей — датчиков. Управляющее воздействие поступает на объект через исполнительное устройство для связи ЦР с датчиком и другими исполнительными устройствами. Используется специальная схема — блок сопряжения с объектом (УСО), так как обмен информацией между ЦР и УСО осуществляется с помощью цифровых и аналоговых сигналов. В составе УГО имеется АЦП и ЦАП, буферные усилители сигналов, элементы гальванической развязки электрических цепей. При реализации цифрового регулятора на основе ВМ его связь с УГО осуществляется через порты ввода-вывода. Для организации информационного воздействия управляющих программ ВМ с портами УСО используются спец программы — драйверы.

Микропроцессорные реализации цифровых регуляторов имеют ряд отличительных характеристик:

1. Относительно невысокие требования к вычислительным ресурсам (в большинстве случаев требуется реализация сравнительно простых алгоритмов управления);

2. Многообразие источников и приёмников обрабатываемой информации (аналоговые, дискретные);

3. Работа МПС управления в режиме реального времени, поэтому необходимо обеспечивать нужную скорость реакции системы на внешние события, что потребовало включение в состав МПС таких устройств, как таймеры, контроллеры прерываний;

4. Повышенные требования к надёжности и к воздействиям окружающей среды.

По мере совершенствования цифровых технологий у разработчиков СБИС появилась возможность разместить основные подсистемы цифровых регуляторов процесса, памяти, ПУ, преобразователей и др.

Первая реализация подобной системы, получившей название однокристальной ВМ или МК. Была представлена фирмой Intel 1978 в виде микроконтроллерного устройства (МКУ) Intel 80486.

Список команд современного МП может включать большое число команд, однако не все команды процессора используются достаточно часто, различные команды неравномерно используются в типовых программах — это свойство системы команд было предпосылкой для развития МП и RISC архитектурой (компьютеры с сокращенным набором команд)

МП с расширенным списком команд относится к CISC архитектуре. Компьютер со сложной системой команд. Исторически первыми были разработаны элементы с CISC архитектурой, идея RISC родилась в середине 70г, на основе перехода к ЯВУ.

09.09.11

Первые МП и МК с сохраненным набором команд были реализованы в Калифорнии в 1981 году, руководитель проекта — Девид Патерсон. Это были процессоры RISC и RISC-2 и параллельно в 1982 году, в университете города Стенфорд с руководителем Джоном Хеннеси, была придумана MiPS архитектура.

В них повышения производительности достигали за счет аппаратных средств. Их отличительной чертой был RON: регистровый файл от -128 до 265 РОНов.

Этот файл делится на группы (окна), каждое окно по 32 регистра.