44. Организация прерывания программ. Источники прерываний.

Назначение системы прерывания – реагировать на определенные события путем прерывания работы процессора по выполнению программы и переключения процессора на выполнение другой программы, обслуживающей соответствующую ситуацию. В момент возникновения определенного события (причины) формируется сигнал прерывания, который поступает в процессор и инициирует специальную операцию – операцию прерывания, обеспечивающую прерывание одной программы и переключение процессора на выполнение другой программы.

Сигналы прерывания. Причины, приводящие к генерированию сигналов прерывания, принято подразделять в зависимости от источников прерывания на следующие группы.

1. Внешние прерывания. Причинами внешних прерываний являются события, происходящие вне компьютера, при этом соответствующие сигналы прерывания поступают на входы компьютера. К внешним относятся прерывания от кнопок на пультах операторов, по сигналам времени, от других компьютеров, входящих в состав компьютерной системы, и т. д. Для определения астрономического времени и отсчета интервалов времени в процессор встраиваются электронные часы, с помощью которых может быть отсчитан заданный интервал времени. В момент окончания интервала формируется сигнал прерывания, реагируя на который процессор переключается на выполнение определенной программы. Аналогичным образом формируются и другие сигналы прерывания, внешние по отношению к компьютеру.

2. Прерывания от ввода-вывода. Прерывания от ввода-вывода возникают в средствах ввода-вывода в момент завершения операции ввода-вывода или при возникновении особых ситуаций во внешних устройствах: невозможности выполнить операцию, инициируемую процессором; при отказах оборудования и т. д. Прерывание от ввода-вывода дает возможность процессору ответить на сигналы от устройств ввода-вывода, отметить окончание операции ввода-вывода, инициировать процесс приема-выдачи данных, послать операторам указания о замене бумаге в печатающем устройстве и т. д.

3. Программные прерывания. При выполнении программы могут возникнуть необычные ситуации: некорректность кода операции в команде, неправильные адреса, нарушение защиты памяти, переполнение, потеря значимости и т. д. В этих случаях процессор прерывает выполнение программы и переключается на обработку прерывания. Обработка обычно производится супервизором, который устанавливает причину прерывания и выводит информацию, необходимую для внесения исправлений в программу.

4. Прерывания при обращении к супервизору. Для выполнения действий, выходящих за рамки возможностей непривилегированных операций, используются программы супервизора. Обращение к ним инициируется командой ОБРАЩЕНИЕ К СУПЕРВИЗОРУ, при выполнении которой процессор переключается в состояние супервизор и управление передается супервизору. Данная команда прерывает работу процессора – прекращает выполнение прикладной программы и инициирует работу супервизора.

5. Прерывание от схем контроля. Для контроля верности информации в компьютере встраиваются схемы, контролирующие правильность передачи, хранения и обработки данных. При появлении сигнала от схем контроля об ошибке в компьютере выполнение текущей программы прекращается и процессор переключается на выполнение диагностической программы, обеспечивающей локализацию причины ошибки.

Каждая причина (сигнал) прерывания идентифицируется номером 1, 2, …, называемым кодом причины прерывания. Код причины прерывания формируется процессором в момент поступления сигнала, вызывающего прерывание.