18. Понятие состояния процессора. Вектор состояния

В процессе выполнения программ внутри ЭВМ или во внешней среде могут возникнуть события, требующие немедленной реакции со стороны процессора. Реакция состоит в том, что процессор прерывает обработку текущей программы (прерываемой программы) и переходит к выполнению некоторой другой программы (прерывающей программы), специально предназначенной для данного события. По завершению этой программы процессор возвращается к выполнению прерванной программы.

Под термином состояние программы (процессора) следует понимать совокупность состояний всех запоминающих элементов (триггеров, регистров, ячеек памяти) в соответствующий момент времени (например, после выполнения макрокоманды, команды, программы).

Состояние процессора – это запоминание состояния прерванной программы.

Вектор состояния в каждый момент времени должен содержать информацию, достаточную для запуска программы с точки, соответствующей моменту формирования данного вектора состояния. При этом предполагается, что другая информация о состоянии узлов процессора либо не существенна, либо может быть восстановлена программным путем.

Вектор состояния формируется в соответствующих регистрах процессора, изменяясь после выполнения каждой команды. Наборы информационных элементов, образующих вектор состояния отличаются у ЭВМ разных типов и зависят от сложности процессора. В простейших процессорах эти наборы не велики. Например, в процессоре КР580ВМ80 (I8080) вектор состояния состоит из содержимого счетчика адреса команд (16 бит), содержимого регистра признаков (8 бит) и содержимого аккумулятора (8 бит). В более сложных процессорах вектор состояния может содержать существенно большее количество элементов.

19. Принципы организации системы прерываний.

В процессе выполнения программ внутри ЭВМ или во внешней среде могут возникнуть события, требующие немедленной реакции со стороны процессора. Реакция состоит в том, что процессор прерывает обработку текущей программы (прерываемой программы) и переходит к выполнению некоторой другой программы (прерывающей программы), специально предназначенной для данного события. По завершению этой программы процессор возвращается к выполнению прерванной программы.

Система прерываний – дополнительные аппаратные и программные средства для реализации обработки ситуаций, требующих прерывания основного вычислительного процесса.

Каждое событие, требующее прерывания, сопровождается сигналом, оповещающим об этом ЭВМ и называемым запросом прерывания. Прерывания могут порождаться внутренними и внешними событиями:

Внутренние причины прерываний:

• сбои аппаратуры;

• переполнение разрядной сетки;

• деление на 0;

• нарушение правил адресации;

• завершение ПУ операций ВВ.

Внешние причины прерываний:

• неправильная работа внешних устройств, аппаратуры передачи данных;

• запрос оператора;

• запросы от других ЭВМ.

Прерывание делят на пять групп:

1. прерывание от схем контроля (по сбою);

2. программное прерывание (по ошибкам в программе);

3. по вызову программы SUPERVISOR;

4. по сигналам внешних источников;

5. по сигналам от УВВ.

В общем случае запросы прерывания генерируются несколькими, развивающимися параллельно во времени процессами, которые в некоторый момент времени требуют вмешательства процессора.

Общим во всех этих запросах является то, что моменты их поступления невозможно предусмотреть. Это существенно отличает процесс прерывания от рассмотренного ранее процесса передачи управления подпрограмме, происходящего в заранее известных точках основной программы.

Основными функциями системы прерывания являются:

- запоминание состояния прерываемой программы и осуществление перехода к прерывающей программе;

- восстановление состояния прерванной программы и возврат к ней.

Возникшее прерывание запоминается в памяти и обрабатывается в соответствии с приоритетом. Слово состояние процессора/программы – содержание о разрешенных и запрещенных для данной программы прерываниях. Переход на прерывающую программу – это процесс запоминания состояния процессора на момент прерывания и передача управления прерывающей программе. Реализуется аппаратно и программно. Блок защиты памяти включен в цепь передачи адресного кода из П в ОЗУ. Он сравнивает каждый адрес обращения ОЗУ с контрольным адресом и формирует сигнал разрешения/запрета.

Эффективность систем прерывания ЭВМ может оцениваться следующими характеристиками:

- Общее количество запросов прерывания

- Время реакции

- Задержка прерывания (суммарное время на запоминание и восстановление программы)