7. Що таке програмний обмін інформацією і де він використовується?

Программный обмен информацией является основным в любой микропроцессорной системе. Он предусмотрен всегда, без него невозможны другие режимы обмена. В этом режиме процессор является единоличным хозяином (или задатчиком, Master) системной магистрали. Все операции (циклы) обмена информацией в данном случае инициируются только процессором, все они выполняются строго в порядке, предписанном исполняемой программой.

Процессор читает (выбирает) из памяти коды команд и исполняет их, читая данные из памяти или из устройства ввода/вывода, обрабатывая их, записывая данные в память или передавая их в устройство ввода/вывода. Путь процессора по программе может быть линейным, циклическим, может содержать переходы (прыжки), но он всегда непрерывен и полностью находится под контролем процессора. Ни на какие внешние события, не связанные с программой, процессор не реагирует (рис. 1.11). Все сигналы на магистрали в данном случае контролируются процессором.

8. Що таке обмін інформацією з використанням переривань і де

він використовується?

Мікропроцесорна система забезпечує велику гнучкість роботи,

вона здатна налаштовуватися на будь-яке завдання. Гнучкість ця

обумовлена насамперед тим, що функції, виконувані системою,

визначаються програмою, яку виконує процесор. Апаратура

залишається незмінною при будь-якій задачі. Записуючи в пам'ять

системи програму, можна змусити мікропроцесорну систему

виконувати будь-яке завдання, яке підтримується даною

апаратурою. До того ж шинна організація зв'язків мікропроцесорної

системи дозволяє досить легко замінювати апаратні модулі,

наприклад, замінювати пам'ять на нову більшого обсягу або більш

високої швидкодії, додавати або модернізувати пристрої

вводу/виводу, нарешті, замінювати процесор на більш потужний.

Але гнучкість мікропроцесорної системи визначається не тільки

цим. Налаштовуватися на завдання допомагає ще й вибір режиму

роботи системи, тобто режиму обміну інформацією по системній

магістралі(шині). Практично будь-яка розвинена мікропроцесорна

система (у тому числі і комп'ютер) підтримує три основні режими

обміну по магістралі:

- Програмний обмін інформацією;

- Обмін з використанням переривань;

- Обмін з використанням прямого доступу до пам'яті.

Обмін з використанням переривань використовується тоді, коли

необхідна реакція мікропроцесорної системи на якусь зовнішню

подію, на прихід зовнішнього сигналу. У разі комп'ютера

зовнішньою подією може бути, наприклад, натискання на клавішу

клавіатури або прихід по локальній мережі пакета даних.

Комп'ютер повинен реагувати на це, відповідно, відтворенням

символу на екран або ж читанням і обробкою прийнятого по мережі

пакета. У загальному випадку організувати реакцію на зовнішню

подію можна трьома різними шляхами:

- За допомогою постійного програмного контролю факту настання

події (так званий метод опитування прапора);

- З допомогою переривання, тобто насильницького переведення

процесора з виконання поточної програми на виконання екстрено

необхідної програми;

- За допомогою прямого доступу до пам'яті, тобто без участі

процесора при його відключенні від системної магістралі.

Перший випадок з опитуванням прапора реалізується в

мікропроцесорній системі постійним читанням інформації

процесором з пристрою вводу / виводу, пов'язаного з тим

зовнішнім пристроєм, на поведінку якого необхідно терміново

реагувати. У другому випадку в режимі переривання процесор,

отримавши запит переривання від зовнішнього пристрою, закінчує

виконання поточної команди і переходить до програми обробки

переривання. Закінчивши виконання програми обробки

переривання, він повертається до перерваної програмі з тієї точки,

де його перервали.

Рис. Обслуговування переривання

Тут важливим є те, що вся робота, як і у випадку програмного

режиму, здійснюється самим процесором, зовнішня подія просто

тимчасово відволікає його. Реакція на зовнішню подію з

переривання в загальному випадку повільніша, ніж при

програмному режимі. Як і у випадку програмного обміну, тут всі

сигнали на магістралі виставляються процесором, тобто він

повністю контролює магістраль. Для обслуговування переривань в

систему іноді вводиться спеціальний модуль контролера

переривань, але він в обміні інформацією не бере участь. Його

завдання полягає в тому, щоб спростити роботу процесора з

зовнішніми запитами переривань. Цей контролер зазвичай

програмно управляється процесором з системної магістралі.