Система прерываний и конфигурация системной платы.

Любые внешние устройства подключаются к компьютеру через интерфейс (Interface) - сопряжение).

Интерфейс - совокупность механических, электрических и программных характеристик линий связи, которые позволяют соединить вместе и организовать обмен информацией между двумя объектами.

Термин "интерфейс" можно использовать в самых разнообразных случаях, например, интерфейсный разъем, интерфейсный кабель, интерфейсная программа и т. д.

К процессору с помощью системной шины подключается множество различных устройств, которым необходимо внимание CPU. В одно и то же время процессор может обслуживать только одно событие, и в этом ему помогает контроллер прерываний. Этот контроллер устанавливает для каждого из своих входов определенный уровень важности – приоритет. Без системы прерываний работа ПК вообще невозможна.

Прерывание - это сигналы, которые поступают по шине от внешнего устройства, либо по инициативе самой программы (в том числе и по причине ошибки) и предназначено для выполнения определенных действий, необходимых именно в данный момент.

Аппаратные прерывания обеспечивают реакцию процессора на события, происходящие асинхронно по отношению к исполняемому программному коду.

Аппаратные прерывания делятся на:

• маскируемые

• немаскируемые.

На немаскируемое прерывание (NMI) процессор реагирует всегда (если обслуживание предыдущего NMI завершено).

Немаскируемые прерывания в PC используются для сигнализации о фатальных аппаратных ошибках.

Маскируемые прерывания используются для сигнализации о событиях в устройствах

Примечание: Реакция процессора на маскируемые прерывания может быть задержана сбросом его внутреннего флага IF (инструкции CLI — запретить прерывания, STI — разрешить). По возникновении события, требующего реакции, адаптер (контроллер) устройства формирует запрос прерывания, который поступает на вход контроллера прерываний. Контроллер прерываний формирует общий запрос маскируемого прерывания для процессора, а когда процессор подтверждает этот запрос, контроллер сообщает процессору вектор прерывания, по которому выбирается программная процедура обработки прерываний. Процедура должна выполнить действия по обслуживанию данного устройства, включая сброс его запроса для обеспечения возможности реакции на следующие события и посылку команды завершения в контроллер прерываний.

Прерывания определяются набором номеров и называются запросами прерываний IRQ (Interrupt Request).

Всего существует 16 номеров прерываний (0-15). Каждому устройству ввода/вывода на шине присваивается уникальный номер прерывания. Некоторые номера прерываний зарезервированы или используются системой, поэтому они недоступны.

Так, например запрос прерывания IRQ 7 назначен первому параллельному порту, а IRQ 5 - второму. Но в большинстве случаев параллельные порты вообще не используют запросы прерывания. Поэтому часто эти запросы присваиваются другим устройствам.

Ниже приведены стандартные назначения запросов прерываний:

IRQ 0 - таймер

IRQ 1 - клавиатура

IRQ 2 – второй контроллер 8259А PIC

IRQ 3 – последовательный порт СОМ 2 (или СОМ 4) или встроенный модем

IRQ 4 - последовательный порт СОМ 1 (или СОМ 3)

IRQ 5 – параллельный порт LPT 2 или звуковая плата

IRQ 6 – контроллер дисковода

IRQ 7 - параллельный порт LPT 1

IRQ 8 – CMOS часы, работающие в реальном времени

IRQ 9 - доступно как IRQ 9 или связано с IRQ 2

IRQ 10 – свободно для использования

IRQ 11 - свободно для использования

IRQ 12 - свободно для использования

IRQ 13 – математический сопроцессор

IRQ 14 – контроллер жесткого диска (используется для Primary IDE)

IRQ 15 - контроллер дисков (используется для Secondary IDE)

Надо внимательно читать документацию или связаться с изготовителем устройства, чтобы определить поддерживает ли оно режим совместного использования запросов прерывания IRQ.

Важно знать, что некоторые запросы прерывания постоянно используются системой. Запрос прерывания IRQ для системного таймера, клавиатуры, портов СОМ и контроллеров дисков изменить нельзя.

В современных ПК, поддерживающих технологию Plug&Play, используется функция управления прерываниями (IRQ steering). Эта функция определяет, какое из этих устройств будет использовать запрос прерывания в тот или иной момент. В современных ПК адаптеры позволяют программно изменить значения запросов прерывания.Windows берет на себя выполнение задач BIOS по назначению запросов прерываний, обходя конфликтные ситуации. И в зависимости от особенности устройств, ОС двум или трем устройствам назначает одно прерывание

Технология Plug&Play -«включи и работай» - это стандарт компьютерных плат при котором настройка платы производиться автоматически самим ПК и позволяет системе автоматически определить присутствие какой-то платы или нового устройства, установить новые драйверы и т.д. То есть Plug&Play это технология, которая сводит к минимуму усилия по подключению новой аппаратуры.