44.Ввод-вывод в режиме прерываний. Реакция процессора на прерывания.

Ввод-вывод в режиме прерываний. В этом случае инициатором начала процесса ввода-вывода является ПУ. Оно, когда готово, подает сигнал процессору "запрос на прерывание". Процессор, если ПУ разрешен такой режим, завершает текущую команду и переходит к выполнению процесса ввода-вывода (см. рис. 2). Сначала он осуществляет контекстное переключение, т.е. запоминает свое состояние, чтобы можно было после продолжить программу, идентифицирует ПУ и передает управление драйверу данного ПУ (ПП), который и осуществляет ввод или вывод информации. Идентификация ПУ производится с помощью адреса вектора прерывания, который содержит номер ячейки, где хранится первая команда этого драйвера. Адрес вектора прерывания ПУ передается процессору от контроллера прерываний. Следует отметить два момента. Во-первых, ПУ должно иметь, предварительно установленное, разрешение на работу в режиме прерываний. Во-вторых, возможны коллизии, когда несколько ПУ выставляют процессору запрос прерывания. Эта коллизия разрешается с помощью механизма задания уровня приоритетов для каждого ПУ. Возможна организация вложенных прерываний, когда ПУ с большим приоритетом прерывает работу ПУ с меньшим приоритетом. Все эти моменты должен учитывать стандарт на интерфейс. Существуют отличия в системах прерывания различных МП. Кроме того выполняется отдельно программируемая БИС, управляемая прерываниями. При всех отличиях общая последовательность реакций прерывания примерно одинаковая и содержит следующие действия. На линии int по схеме «ИЛИ» объединяются запросы нескольких устройств, работающих в режиме прерывания. Процессор завершает текущую команду и если прерывания завершены(не замаскированы), начинается обработка запроса, которая заключается в следующем. Осуществляется запоминание содержимого счетчика команд в стеке, а так же слово состояния процессора и некоторых других внутренних регистров, как правило, запоминание этих регистров должен предусматривать программист. В некоторых МП автоматически заполняется также слово состояния. Распознается (идентифицируется) прерывающее устройство для перехода к соответствующей программе обслуживания. Выполняется короткая подпрограмма обслуживания прерывания(30-50 байт) с помощью, которой выводится или вводится слово данных. После выполнения этой подпрограммы, программа восстанавливается в состоянии прерванной программы. Возобновляется выполнение прерванной программы. Это действие инициализируется специальной программой возврата из прерывания, которая является подпрограммой обслуживания прерывания.

45.Контекстное переключение процессора, идентификация прерывающего устройства.

Объем временно запоминаемой информации определяется обобщенностями прерываний – запоминаются те регистры, которые используются в прерываемых программах. Процессы запоминания регистров при входе в предпрограмму и восстанавливает при выходе, называется контекстным переключением процессора. Скорость контекстного переключения оказывает заметное влияние на производительность ЭВМ, особенно в условиях интенсивных прерываний. В некоторых МП предусматривается средство ускоренного контекстного переключения. Нр. в МК MCS-51 предусмотрено 4 банка регистров общего назначения и программист использует один банк для работы с основной программой и другие банки при регистрировании. В этом случае контекстное переключение заключается в смене банков. Идентификация прерывающего устройства системы прерывания. Когда в микропроцессорных системах имеется несколько ПУ, работающих в режиме прерываний, сигналы их запросов на обслуживание прерываний объединяются по схеме ИЛИ и подаются на вход INT микропроцессора. В этом случае возникает задача идентификации ПУ, т.е. однозначного перехода к определенной подпрограмме обслуживания. Решение этой задачи возлагается на систему прерывания. Разработано несколько способов решения этой проблемы, различающихся скоростью реакции микропроцессора и объемом дополнительных аппаратных средств. При реализации любого способа необходимо назначить устройствам определенные приоритеты.