III. Режимы работы системы
Режимы работы системы определяются способом передачи информации между периферийными устройствами и МП. Существует следующая классификация режимов:
Без прерывания программы:
с синхронным способом передачи;
с асинхронным способом передачи;
С прерыванием программы:
без опроса;
с опросом;
приоритетное;
векторное;
С прямым доступом к памяти (ПДП):
без опроса;
с опросом;
приоритетное;
векторное;
В режиме без прерывания программы обращение к периферийному устройству происходит в моменты, заданные программой. В этом режиме МПС может обходиться без интерфейсных устройств. В режиме без прерывания программы существует два способа обмена информацией: синхронный и асинхронный.
При «синхронном способе»обмен информацией производится в темпе, задаваемом микропроцессором, что предполагает использование устройств МПС, обладающих не меньшим быстродействием, чем сам МП.
При «асинхронном способе»внешние по отношению к МП устройства имеют малое быстродействие и поэтому МП должен проверять их готовность к обмену информацией, и, если они не готовы, то переходит в режим ожидания. Поскольку периферийные устройства имеют малое быстродействие, то режим без прерывания программы может существенно снизить скорость вычислений по программе.
В режиме с прерыванием программы периферийное устройство в момент готовности к обмену информацией посылает в МП запрос о прерывании его работы по основной программе. МП после получения запроса прерывает вычисления, заносит в ОЗУ все промежуточные данные и далее переходит к обслуживанию периферийного устройства. В простейшем случае обслуживание состоит просто в выполнении команды ввода или вывода данных. В более сложном случае для обслуживания вводится в работу специальная программа. Закончив обслуживание устройства, МП извлекает из ОЗУ промежуточные данные и продолжает прерванные вычисления.
Рассмотренная последовательность действий относится к режиму «без опроса». Используется, когда есть всего одно периферийное устройство. Если в системе находится несколько ПУ, то необходимы дополнительные действия для определения, запрашивающего устройства.
В режиме «с опросом»такое определение выполняется путем поочередного опроса состояния всех устройств. Недостаток этого режима состоит в том, что при обслуживании выбранного периферийного устройства запросы от других устройств не воспринимаются микропроцессором. Это может привести к потере важной информации.
Режим «приоритетное прерывание»допускает прерывание обслуживания одного периферийного устройства, если на МП поступает запрос от другого более важного или боле быстродействующего устройства. Часто за более важное устройство принимается клавиатура оператора. Наиболее быстродействующим является накопитель на МД.
При использовании разнородных периферийных устройств обслуживающие программы для каждого из них могут быть разными. Выбор нужный программы для каждого устройства осуществляется в режиме «с векторным прерыванием».
В режиме с прерыванием программы функции интерфейса могут быть дополнены такими операциями, как формирование запросов на прерывание и определение приоритетов запросов от различных периферийных устройств.
Обслуживание периферийных устройств часто состоит в том, что от устройства необходимо передать большой массив информации в ОЗУ. Тогда целесообразно использовать режим с прямым доступом к памяти. В этом режиме данные от устройства не проходят через микропроцессор, а передаются непосредственно в ОЗУ по шинам МП системы. На период этой передачи МП останавливает свою работу и отключается от системы шин, но время этой остановки гораздо меньше, чем при передаче информации посредством МП. Это связано с тем, что при передаче через МП необходимо дополнительно выполнить два цикла по приему информации: прием информации в его внутренний регистр и передачу информации из его внутреннего регистра.
В режиме с прямым доступом памяти ПДП часть функций МП по считыванию и пересылке информации должно взять на себя интерфейсное устройство, в результате чего оно получается наиболее сложным. Использование шин для передачи информации между периферийными устройствами и ОЗУ называется захватом шин. Разрешение на захват шин МП дает после получения запроса от периферийного устройства.