Слово стану процесора (програми)

Станом процесора (програми) після даного такту або після виконання даної команди, строго кажучи, слід вважати сукупність станів у відповідний момент часу всіх запам'ятовуючих елементів пристроїв: тригерів, регістрів, чарунок пам'яті. Але не вся ця інформація зникає або спотворюється при переході до чергової команди або іншої програми. Тому зі всієї різноманітності інформації про стан процесора (програми) відбираються найбільш істотні її елементи, як правило, що підтверджують зміни при пере­ході до іншої команди або програми. Сукупність значень цих інформаційних елементів отримала назву вектора стану або слова стану процесора (програми).

Вектор стану в кожний момент часу повинен містити інформацію, достатню для припинення виконання програми або повторного пуску програми з точки, що відповідає моменту формування даного вектора стану. При цьому припускається, що інша інформація, яка характеризує стан процесора, наприклад, вміст регістрів, або зберігається, або може бути відновлена програмним шляхом за копією, збереженою в пам'яті.

Вектор стану формується у відповідному регістрі (регістрах) процесора, зазнаючи зміни після виконання кожної команди. Набори інформаційних елементів, що утворюють вектори стану, відрізняються в ЕОМ різних типів. Найпростіше він виглядає у мікропроцесорів. Наприк­лад, вектор стану мікропроцесора К580ІК80 включає в себе вміст 16-ти розрядного лічильника команд (адреса чергової команди), вміст 8-ми розрядного регістра ознак, що називається в документації на цей мікропроцесор словом стану процесора, та вміст 8-ми розрядного акумулятора АЛП. Більші ЕОМ мають складніші структури вектора стану, або, інакше кажучи, слова стану програми.

Використання слова (вектора) стану — поширений спосіб побудови керування пристроями обчислювальної техніки. В багатьох пристроях ЕОМ для організації їх функціонування формуються свої, специфічні слова стану (або байти стану), що фіксують у вигляді деякого коду стану пристрою, наприклад, готовність його до виконання задаючої операції, вдале або невдале завершення операції і т. п.

Характеристики системи переривання

Для оцінки ефективності систем переривання можуть бути використані такі характеристики:

1. Загальне число запитів переривання (входів у систему переривання) та час реакції — час між появою запиту переривання та початком виконання перериваючої програми. Одні й ті ж запити затримки у виконанні перериваючої програми залежать від того, скільки програм зі старшим пріоритетом чекають обслуговування. Тому час реакції визначають для запиту з найвищим пріоритетом. Час реакції залежить від того, в який момент припустиме переривання. Найчастіше переривання допускається після закінчення поточної команди. В цьому випадку час реакції визначається в основному тривалістю виконання команди. Цей час реакції може виявитись недопустимо великим для ЕОМ, що при­значені для роботи в реальному масштабі часу. В таких маши­нах часто допускається переривання після будь-якого такту виконання команди. Але при цьому зростає кількість інфор­мації, що потрібно запам'ятати та відновити при перемиканні програм, так як в цьому випадку необхідно зберігати також і стани в момент переривання лічильника тактів, регістра коду операції та деяких інших. Тому така організація переривання можлива тільки в машинах з швидкодіючою надоперативною пам'яттю. Бувають ситуації, в яких бажане негайне перери­вання. Якщо апаратура контролю виявила помилку, то доціль­но відразу перервати операцію, поки помилка не вплинула на наступні такти роботи машини.

2. Затрати часу на перемикання програм (затримки переривання) дорівнюють сумарній витраті часу на запам'я­товування та відновлення стану програми:

t_ізд = t₃ + t_в

3. Глибина переривання — максимальне число програм, які можуть переривати одна одну. Якщо після переходу до перериваючої програми та до повного її закінчення при­ймання інших запитів забороняється, то кажуть, що система має глибину переривання, що дорівнює 1. Глибина дорівнює п, якщо допускається послідовне переривання до п прог­рам. Глибина переривання звичайно співпадає з числом рівнів пріоритету в системі переривань. Системи з більшим значенням глибини переривання забезпечують більш швидку реакцію на термінові запити. Якщо запит виявиться не обслуженим до моменту приходу нового запиту від цього ж джерела, то виникає так зване насичення системи пере­ривання. В цьому випадку попередній запит переривання від даного джерела буде втрачений машиною, що недопустимо. Швидкодія ЕОМ, характеристики системи переривання, число джерел переривання та частота виникнення запитів повинні бути узгоджені таким чином, щоб насичення було не можливим.

4. Число класів (рівнів) переривання. В ЕОМ число різних запитів (причин) переривання може досягати кількох десятків або сотень. У таких випадках часто запити поділяють на окремі класи або рівні. Сукупність запитів, що ініціюють одну й ту саму перериваючу програму, утворює клас або рівень переривання. Інформація про дійсні причини переривання, що викликали запит даного класу, міститься в коді номера переривання.