8.6. Характеристики системы прерывания.

Для оценки эффективности систем прерывания могут быть использованы следующие характеристики.

Общее число запросов прерывания определяется числом входов в систему прерывания.

Для пояснения последующих временных характеристик приведём упрощённую временную диаграмму процесса прерывания в предположении, что управление запоминанием вектора состояния МП и его возвратом возложено на саму программу.

В это случае она состоит из трёх частей, первая и третья из которых (подготовительная и заключительная) обеспечивают переключение программ, а вторая часть является собственно прерывающей программой.

Прерываемая программа

Запрос прерывания

Прерывающая программа

Собственно прерывающая программа

t_Р

_tt_З

_tt_В

Время реакции t_Р – это интервал времени между появлением запроса прерывания и началом выполнения прерывающей программы.

Поскольку прерывание допускается после окончания текущей МК или команды, то время реакции определяется в основном длительностью выполнения МК или команды, соответственно.

Для одного и того же запроса задержки в исполнении прерывающей программы зависят от числа прерывающих программ, имеющих старший приоритет. Поэтому время реакции определяют для запроса с наивысшим приоритетом.

Затраты времени на переключение программ (издержки прерывания) равны суммарному расходу времени на запоминание t_З и восстановление t_В вектора состояния процессора: t_ИЗД = t_З + t_В.

Глубина прерывания определяется максимальным числом программ, которые могут прерывать друг друга.

Глубина прерывания равна 1, если после перехода к прерывающей программе и вплоть до её окончания приём других запросов запрещается.

Очерёдность выполнения программ для этого случая можно представить в виде следующей диаграммы (а):

Запросы прерывания

1 2 3

Глубина прерывания равна n, если

1 2 3

допускается последовательное преры- вание до n программ.

а)

Так, диаграмма очерёдности выполне-

1 2 3 2 1

ния программ при глубине 3 будет

б)

иметь вид (б):

Если запрос окажется не обслуженным к моменту прихода нового запроса от того же источника, то возникнет так называемое насыщение системы прерывания.

В этом случае предыдущий запрос прерывания от данного источника будет утрачен, что недопустимо. Поэтому быстродействие МП, характеристики системы прерывания и частота возникновения запросов должны быть согласованы таким образом, чтобы насыщение было невозможным.

Число классов (уровней) прерывания.

Число различных запросов (причин) прерывания может достигать нескольких десятков, а то и сотен. В таких случаях часто запросы разделяют на отдельные классы (уровни).

Совокупность запросов, инициирующих одну и ту же прерывающую программу, образует класс или уровень прерывания.

Разделение запросов на классы прерывания производится следующим образом.

Запросы всех источников прерывания поступают на регистр запросов прерывания РгЗП, устанавливая соответствующие его разряды (флажки) в состо- яние 1. Запросы классов прерывания

I₀₁ I₁₁…I_R1 I_0i I_1i…I_Ri I_0k I_1k…I_Rk

…

…

…

…

…

…

ЗК1

ЗКi

ЗКk

1

ОСП

ЗК_i формируются логическими эле-

1 0 … 0

0 0 … 1

ментами ИЛИ.

0 1 … 0

ИЛИ1

ИЛИ1

ИЛИ1

РгЗП

Ещё одна схема ИЛИ формиру- ет общий сигнал прерывания ОСП, поступающий в устройство управ- ления МП.

Информация о действитель-

Схема распознавания класса прерывания

ной причине прерывания, поро- дившей запрос данного класса, со-

держится в коде прерывания.

Коды прерывания образуются совокупностью состояний соответствующих разрядов регистра запросов прерывания.

После принятия запроса прерывания на исполнение и передачи управления прерывающей программе соответствующий триггер регистра РгЗП сбрасывается.

Объединение запросов в классы прерывания позволяет уменьшить объём аппаратуры, но связано с замедлением работы системы прерывания.