Вопрос 17. Прерывания
Прерывание – это сигнал, заставляющий ЭВМ менять обычный порядок выполнения команд процессором. Возникновение подобных сигналов обусловлено следующими событиями:
Завершение операций ввода-вывода.
Истечение заранее заданного интервала времени.
Попытка деления на нуль.
Сбой в работе аппаратного устройства .
С каждым прерыванием связывают число, называемое номером типа прерывания или просто номером прерывания. Система умеет распознавать, какое прерывание, с каким номером оно произошло, и запускает соответствующую этому номеру программу обработки прерывания. Обработчик прерываний – программа обработки прерывания, являющаяся частью ОС, предназначенная для выполнения ответных действий на условие, вызвавшее прерывание
Векторы прерываний – адреса программ, полные адреса памяти программы, которая должна быть активизирована в случае возникновения прерывания. Прерыванию с номером 0 соответствует адрес 0000:0000, прерыванию с номером 1 - 0000:0004 и так далее. Такой адрес состоит из пары 2-байтовых слов, поэтому каждый из векторов занимает четыре байта.
Механизм обработки прерываний. При обработке каждого прерывания должна выполняться следующая последовательность действий:
Восприятие запроса на прерывание: прием сигнала и идентификация прерывания.
Запоминание состояния прерванного процесса.
Передача управления прерывающей программе.
Обработка прерывания.
Восстановление прерванного процесса и возврат в прерванную программу.
Существует 2 общих класса прерываний: внутренние (инициируются состоянием ЦП), внешние (инициируются другими компонентами системы).
Аппаратные прерывания вызываются физическими устройствами и возникают по отношению к программе асинхронно, то есть в общем случае невозможно предсказать, когда и по какой причине программа будет прервана. Программы могут сами вызывать прерывания с заданным номером. Для этого они используют команду INT. По этой команде процессор осуществляет практически те же действия, что и при обычных прерываниях, но только это происходит в предсказуемой точке программы – там, где программист поместил данную команду. Поэтому программные прерывания не являются асинхронными.
Вопрос 18. Системы ввода-вывода
Одной из наиболее правильной оценок производительности системы является время ответа.
Система ввода-вывода – комплекс средств обмена информации с внешними устройствами, который является важнейшей частью архитектуры процессора и ЭВМ в целом. Система В-В:
Способы подключения к системной шине различного оборудования.
Процедуры взаимодействия процессора с этим оборудованием.
Команды процессора, предназначенные для обмена данными с внешними устройствами.
Непосредственно устройства ввода-вывода.
Логическую схему современного компьютера можно представить в виде системной шины (магистрали, набор проводов), к которой подключен сам компьютер и все устройства компьютера.
A – адресат, D – данные, M/IQ – один из сигналов управления
Процессор, желая записать данные по некоторому адресу в памяти, выставляет в линии адресов требуемый адрес, а по линии данных - данные. Устройство управления памятью расшифровывает поступивший адрес, и принимает с линии данных поступившие данные и заносит их в соответствующую ячейку.
Системные и локальные шины. Одним из простейших механизмов, позволяющих организовать взаимодействие простых подсистем, является единственная центральная шина. Преимущества: низкая стоимость, универсальность. Недостатки: ограничение максимальной пропускной способности.
Причины трудностей:
Длина шины и количество подсоединяемых устройств.
Ограничение фактической пропускной способности.
Традиционно шины делятся на: шины, обеспечивающие связь процессора с памятью и шины ввода-вывода. С целью снижения стоимости некоторые компьютеры имеют единственную шину и она называется системной. Необходимость сохранения баланса производительности по мере роста производительности микропроцессоров, привела к двухуровневой организации шины ПК на основе локальной шины.
Локальная шина - шина, электрически выходящая непосредственно на контакты микропроцессора. Она обычно объединяет процессор, память, схемы буферизации для системной шины, и её контроллер, а также некоторые вспомогательные шины.
Внешние запоминающие устройства. Магнитно-оптические диски. Запись на них выполняется при взаимодействии лазера и магнитной головки. Луч лазера разогревает до точки Кюри микроскопическую область записывающего слоя, которая при выходе из зоны действия лазера остывает, фиксируя магнитное поле, наведенное магнитной головкой. МО-диски уступают обычным жестким магнитным дискам лишь по времени доступа к данным.