47. Организация асинхронного обмена.

В этом случае встретив команду ввода/вывода процессор производит опрос флага готовности соответственного ВУ, этот флаг готовности выставляется контроллером соответствующего ВУ, если ВУ готово к обмену. При наличии флага готовности процессор инициирует начало процедуры обмена, после чего либо процессор либо контроллер сбрасывают флаг готовности и контроллер ВУ передает процессору сигнал о успешном выполнении операции. При отсутствии флага готовности процессор продолжает циклический опрос этого флага до его появления.

Достоинства: исключается риск потери данных, из-за неготовности ВУ или преждевременного завершения операции ввода/вывода.

Недостатки: нецелесообразные затраты времени на опрос флага, что приводит к снижению быстродействию компа и увеличивает время решения задачи.

48. Организация обмена по прерыванию.

Для выполнения обмена по прерыванию в составе компьютера необходимо спец устройство которое называется контроллером прерываний. Контроллер прерываний компьютера определяет присутствует или нет в данный момент времени сигнал на прерывание исполняемой программы, такой сигнал может поступить от контроллера ВУ что свидетельствует готовности ВУ к обмену. Для ускорения в контроллер может поступить адрес ВУ выставившего флаг готовности.

Каждое прерывание обрабатывается спец программами обработки прерывания. Такие программы различаются между собой в зависимости от причины вызвавшей появление запроса. В ходе работы какой либо проги в процессоре контроллер прерываний программно может быть установлен в режиме разрешения и запрета прерывания. Эти режимы устанавливаются программно и доступны пользователю.

В режиме запрета контроллеру прерываний запрещается прерывать работу текущей программы, и поступивший запрос на прерывания игнорируется до тех пор пока процессор программно не переведёт контроллер в режим разрешения прерывания.

49. Организация системы прерываний. Вектор прерывания. Понятие глубины прерывания. Уровни прерывания.

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.

рассматриваются ниже.

Классы (уровни) прерываний

В ЭВМ число различных запросов прерывания может достигать нескольких сотен. В таких случаях запросы обычно разделяют на отдельные классы или уровни.

Совокупность запросов, инициирующих одну и ту же прерывающую программу, образует класс или уровень прерывания. Объединение запросов в классы прерывания позволяет уменьшить объем аппаратуры, но связано с замедлением работы системы прерывания.

Вектор прерывания.

Вектором прерывания называют электрический сигнал, посылаемый на шины процессора. По вектору прерывания можно определить всю необходимую информацию для перехода к прерывающей программе, в том числе ее начальный адрес. Каждому уровню прерывания соответствует свой вектор прерывания. Векторы прерывания обычно находятся в специально выделенных фиксированных ячейках памяти.

Глубина прерывания - это максимальное число программ, которые могут прерывать друг друга. Если после перехода к прерывающей программе и вплоть до ее окончания прием других запросов запрещается, то говорят, что система имеет глубину прерывания, равную 1. Глубина равна n, если допускается последовательное прерывание до n программ. Системы с большим значением глубины прерывания обеспечивают более быструю реакцию на срочные запросы.