ответы на тесты, билеты / ответы на контрольные работы (примерные) / Ответы на рубежку

19.Адресное пространство портов ввода/вывода: единое с оперативной памятью и раздельное. Примеры процессоров. Опишите достоинства и недостатки каждого из способов организации.

Принцип использования единой памяти принято называть Принстонской архитектурой по наименованию института, в котором она была разработана (т.е всѐ - и программы и данные - находится в одной памяти). В отличие от этого принципа при построении некоторых ЭВМ используется раздельная память для программ и данных. Архитектура с разделением памяти получила название Гарвардской архитектуры ЭВМ (раздельно - память для программ, память для данных).

1.Принстонская

Достоинства:

- упрощение устройства ВМ, так как реализуется обращение только к одной общей памяти; - гибкость вычислительной системы с точки зрения разработчика программного

обеспечения, т.к. использование единой области памяти позволяет оперативно перераспределять ресурсы между областями программ и данных; - В разные моменты времени одна и та же область памяти может использоваться и как память программ и как память данных; - экономичность.

Недостатки:

- низкая надежность по сравнению с Гарвардской архитектурой, т.к. использование одной памяти создает принципиальную возможность искажения управляющей программы.

2. Гарвардская

Достоинства:

- высокая надежность, т.к. принципиально невозможно производить операцию записи в память программ, что исключает возможность случайного разрушения управляющей программы в случае неправильных действий над данными.

- длины команд короче, что способствует ускорению поиска информации в памяти данных; - потенциально более высокая скорость выполнения программы по сравнению с

Принстонской за счет возможности реализации параллельных операций;

Недостатки:

- высокая стоимость

20.Функции и принцип работы контроллера прерываний

В IBM PC-совместимых компьютерах обработка сигналов запросов прерывания выполняется контроллером прерываний (Programmable Interruption Controller, PIC),

программно совместимым с микросхемой Intel 8259A.

До восьми контроллеров ввода-вывода могут быть непосредственно связаны с восемью входами IRx(Interrupt Request — запрос прерывания, IRQ) микросхемы 8259А. Когда любое из этих устройств решит выполнить прерывание, оно запускает свою линию входа. Если активизируется один или несколько входов, контроллер 8259А выдает сигнал INT (INTerrupt — прерывание), который подается на соответствующий вход центрального процессора. Если центральный процессор способен обработать прерывание, он посылает микросхеме 8259А импульс через вывод INTA (INTerrupt Acknowledge — подтверждение прерывания). В этот момент микросхема 8259А должна определить, на какой именно вход поступил сигнал прерывания. Для этого она помещает номер входа на информационную шину. Эта операция требует особого цикла шины. Центральный процессор использует этот номер для обращения к таблице указателей, которую называют таблицей векторов прерываний, чтобы найти адрес процедуры обработки этого прерывания.

Когда программное обеспечение обработало прерывание и готово получить следующее, оно записывает специальный код в один из регистров, который вызывает сброс сигнала INT микросхемой 8259А, если не появляется другое прерывание.

11

21. Опишите особенности обработки прерываний в стенде SDK1.1. Укажите причины этих особенностей.

Вектор прерывания — закреплѐнный за устройством номер, который идентифицирует соответствующий обработчик прерываний. Векторы прерываний объединяются в таблицу векторов прерываний, содержащую адреса обработчиков прерываний. Прерывания ADuC812 имеют вектора в диапазоне 0003h-0043h, которые попадают в область младших адресов памяти программ. Это пространство соответствует 8Кб (0000h-2000h) Flashпамяти. Следовательно, пользователь, не имеющий возможности записи во Flash-память, не может подставить свои процедуры обработки прерываний (точнее, команды перехода к процедурам) по адресам, соответствующим векторам прерываний Проблема использования прерываний в пользовательских программах решается следующим образом:

1. По адресам (0003h-0043h) векторов прерываний во Flash-памяти SDK-1.1 располагаются команды переходов на вектора пользовательской таблицы, размещенной в адресах 2003h-2043h.

2. По адресам векторов пользовательской таблицы пользователем указываются команды переходов на процедуры обработки прерываний.

22. Прерывание. Классификация прерываний. Примеры

Прерывание — прекращение выполнения текущей команды или последовательности команд для обработки некоторого события обработчиком прерывания, с последующим возвратом к выполнению прерванной программы.

Классификация прерываний В зависимости от источника возникновения сигнала прерывания делятся на:

•асинхронные или внешние (аппаратные) — события, которые исходят от внешних источников (например, периферийных устройств) и могут произойти в любой произвольный момент: сигнал от таймера, внешнего интерфейса, АЦП и других;

•внутренние — события в самом процессоре как результат нарушения каких-то условий при исполнении машинного кода: деление на ноль или переполнение, обращение к недопустимым адресам или недопустимый код операции. Такого рода прерывания еще называются исключительными ситуациями (exceptions);

•программные (частный случай внутреннего прерывания) — инициируются исполнением специальной инструкции в коде программы. Программные прерывания как правило используются для обращения к функциям встроенного программного обеспечения драйверов и операционной системы.

23. Применение АЦП и ЦАП.

Модуль аналого-цифрового преобразования (АЦП, Analog-to-digital converter, ADC) предназначен для ввода в процессор аналоговых сигналов с датчиков физических величин и преобразования значения напряжения этих сигналов в двоичный код с целью дальнейшей программной обработки

Цифро-аналоговый преобразователь (digital-analog converter, DAC ) предназначен для преобразования числа, представленного, как правило, в виде двоичного кода, в напряжение или ток, пропорциональные этому числу.

12

24.Регистры специального назначения (РСН). Регистры общего назначения (РОН). Дайте определения. Перечислите различия РСН и РОН. Приведите примеры регистров обоих видов.

Регистры специального назначения (Special Function Registers, SFR) занимают адреса внутренней памяти данных с 80h по FFh. SFR служат для управления, конфигурирования и передачи/приема данных от периферийных устройств, т. е. выполняют функцию интерфейса между процессором и

периферией на кристалле. (Например IE, DATA_IND, SV и другие)

Регистры общего назначения (РОН, General-Purpose Registers) позволяют писать самые эффективные программы. У микроконтроллеров семейства MCS-51 программисту доступны восемь регистров. Более того, в этом семействе микроконтроллеров есть целых четыре набора (банка) регистров с именами RB0 - RB3. Банк регистров состоит из восьми восьмиразрядных регистров с именами R0, R1, …, R7. Несколько банков регистров служат для организации независимой работы нескольких параллельно выполняемых программ. Переключение банков регистров производится при помощи двух особых бит регистра слова состояния программы PSW (RS0 и RS1).

25.Принципы организации СВВ.

В основе организации систем ввода-вывода лежат следующие принципы:

•принцип программного управления элементами СВВ;

•адресуемость элементов СВВ (прозрачность доступа для программиста);

•многоуровневая организация СВВ;

•параллельность работы элементов СВВ. Смысл принципов:

1.Первое положение распространяет принцип программного управления на элементы системы ввода-вывода. Каждое устройство в системе способно выполнять команды, на основе которых строится алгоритм работы с ним и реализуется часть поставленной перед вычислительной системой задачи.

2.В соответствии со вторым принципом, устройства (элементы) СВВ можно адресовать, т.е. организовать доступ к конкретному устройству по его адресу (номеру). Совокупность устройств можно, таким образом, видеть как группу адресов, если угодно, адресное пространство. Это адресное пространство (или пространства) может быть отдельным, а может входить в другое адресное пространство (например, пространство адресов ячеек памяти).

26. Опишите процесс работы контроллера ПДП на примере.

Для осуществления режима ПДП контроллер должен выполнить ряд последовательных операций для передачи данных в этом режиме, называемых также циклами ПДП:

•принять запрос на ПДП от ПУ (DMA Request, DREQ);

•сформировать запрос процессору для перехода в режим ПДП (Hold Request, HRQ);

•принять сигнал (Hold Acknowledge, HLDA), подтверждающий переход процессора в режим ПДП (ШД, ША, ШУ в z-состояние), т. е. переход в режим ПДП;

•сформировать сигнал (DMA Acknowledge, DACK), сообщающий ПУ о начале выполнения циклов ПДП;

•сформировать на ША адрес ячейки памяти, предназначенной для обмена;

•выработать сигналы чтения из памяти, записи в ПУ (MEMR1, IOW) и чтение из ПУ, запись в память (IOR, MEMW), обеспечивающие управление обменом;

•по окончании ПДП либо повторить цикл ПДП, изменив адрес, либо прекратить ПДП, сняв запросы ПДП.

Циклы ПДП выполняются с последовательно расположенными ячейками памяти, поэтому КПДП должен иметь счетчик адреса ОЗУ. Число циклов ПДП определяется специальным счетчиком. Управление обменом осуществляется специальной логической схемой, формирующей в зависимости от типа обмена пары управляющих сигналов: MEMR, IOW (циклы чтения) и IOR, MEMW (циклы записи).

13

27. Критическая секция, гонки и взаимное исключение.

Гонки – доступ к одному ресурсу нескольких процессов. При обращении к общим данным (например, чтение, модификация, запись) из-за переключения задач и разной скорости работы процессов происходит некорректное изменение данных.

Взаимное исключение – механизм, гарантирующий, что только один процесс производит некую специфическую деятельность. Все остальные процессы исключены из выполнения этой деятельности. Взаимное исключение относится к синхронизации конкуренции.

Критическая секция - это часть программы, в работу которой не может вмешаться другой процесс. По логике программы, приход прерывания во время проверки условия не должен влиять на работу программы.

14