6.4.2. Запроси переривів. Типи векторів переривів.

Микропроцессор 8086 использует специальную микросхему конт­роллера прерываний 8259 (580ВН59). Блок-схема микросхемы контроллера приведена на рис. 7.4. Этот контроллер является стандарт­ным для многих микропроцессорных систем и персональных компьютеров. Контроллер 8259 имеет восемь входов прерываний. Используя дополнительные контроллеры, число входов прерывания возможно довести до 64. Дополнительные контроллеры называются вспомогательными; первый контроллер является основным. Основной контроллер располагает по приоритетам запросы на прерывание от вспомогательных контроллеров и своих входов IRn и передает запросы по одному на вход маскируемого прерывания процессора.

Рис.7.4. Блок-схема контроллера прерываний

Микропроцессор 8086 может использовать до 256 различных прерываний. Каждое прерывание определяется его номером в пределах от 0 до 255. Каждому прерыванию соответствует вектор прерывания, который является номером прерывания, умноженным на 4. Вектор пре­ры­вания – указатель, который указывает на связанную с прерыванием подпрограмму обработки прерывания. Таблица векторов прерываний расположена в начальной области памяти микропроцессора. Таблица векторов прерываний имеет размер 1 Кбайт (4 байта, умноженные на 256).

Прежде чем начать работать, каждый контроллер прерываний дол­жен быть инициализирован последовательностью из управляющих слов инициализации. После того, как произошел сброс системы, состояния всех регистров контроллера не определены. Слова инициализации исполь­зуются, чтобы установить необходимые режимы работы контроллера.

6.4.3. Адреси функцій переривів. Приклад визову перериву.

Во многих случаях большие блоки данных должны быть переданы между устройством ввода/вывода и памятью. Дисковод, например, обычно читает и записывает данные блоками, которые могут быть объемом в тысячи байт. Если использовать для управления передачей данных процессор, то значительная часть времени его работы будет потрачена на эту операцию. Даже если при передаче данных используется режим прерываний, все равно производительность системы в целом будет сильно падать. Это происходит потому, что микропроцессор не имеет команд прямой передачи данных от внешнего устройства в память и наоборот, и ему приходится использовать регистры общего назначения для временного хранения данных. В результате передача осуществляется в два этапа: сначала из внешнего устройства – в процессор, а затем из процессора – в память. Выгоднее было бы использование передачи напрямую, минуя процессор.

Прямой доступ к памяти (ПДП) позволяет передавать данные между памятью и периферийными устройствами без вмешательства процессора. Системы, которые используют прямой доступ к памяти, имеют специальное устройство, называемое контроллер прямого доступа к памяти. Контроллер берет в этом режиме под свой контроль шины системы и выполняет управление передачей данных между памятью и периферийным устройством. Когда контроллер ПДП принимает запрос от периферийного устройства, он посылает в процессор сигнал требования прямого доступа. В этом случае процессор вырабатывает сигнал подтверждения ПДП и переходит в пассивный режим, переводя внешние шины адреса и данных в высокоомное состояние и не вырабатывая сигналы управления. В случаях, если процессору не требуется обращение к внешним шинам системы, он может продолжать выполнение команд из очереди команд. Контроллер ПДП выполняет передачу данных самостоятельно. Если передачи данных в режиме прямого доступа происходят нечасто, то это не приводит к снижению производительности системы в целом, так как передача данных при прямом доступе прозрачна для процессора.

Передача данных в режиме ПДП начинается с запроса. Устройство, требующее прямой доступ, может иметь данные для передачи или может требовать данные от другого устройства. Кроме того, передачи данных в режиме ПДП могут быть инициализированы системным программным обеспечением без внешнего запроса.

Когда режим ПДП разрешается процессором, контроллер прямого доступа к памяти обеспечивает все необходимые сигналы шины для передачи данных. Источник и приемник данных для передачи программируемы и могут быть или в пространстве адресов ввода/вывода, или в пространстве адресов памяти.

Микропроцессорные системы на основе микропроцессора 8086 используют в качестве контроллера прямого доступа к памяти микросхему 8257. Интегральная схема 8257 – программируемый 4 канальный контроллер ПДП. Каждый канал контроллера оборудован 16 разрядным регистром адреса ПДП и 16 разрядным регистром-счетчиком числа переданных байтов. Младшие 14 битов регистра-счетчика определяют количество циклов ПДП, таким образом, их максимальное количество равно 16384. Старшие 2 бита регистра-счетчика определяют тип операции ПДП для данного канала.

Логика арбитража в контроллере решает, какой канал имеет приоритет, если два канала одновременно запрашивают передачу данных. Каждый канал может получить или низкий, или высокий приоритет.

Перед использованием контроллер должен быть запрограммиро­ван. При программировании контроллера вначале необходимо установить параметры для каждого канала. Для каждого канала программируются следующие параметры: указатель адреса ПДП, число передаваемых байт данных, тип операции ПДП

Например, персональные компьютеры часто используют таймер, чтобы прервать процессор раз в секунду, чтобы заставить его модифици­ровать изображение часов, отображаемых на экране. Компьютеры, используемые в управлении производственным процессом, обычно прерываются датчиками, которые обнаруживают различные состояния оборудования, требующие немедленного внима­ния. Пример внутрен­него состояния, требующего прерывания – попытка деления на 0, которая не может дать никакого результата. Этот тип исключительного состояния должен приостановить работу програм­мы, чтобы прервать операцию и послать предупреждающее сообщение пользователю.

Микропроцессор 8086 имеет два источника внешних прерываний; вход немаскируемого прерывания (NMI) и вход маскируемого прерывания (INTR). Для большинства микропроцессорных систем единственный вход маскируемого прерывания недостаточен. Большинство процессоров использует специальный контроллер прерываний, чтобы увеличить число доступных маскируемых прерываний.