3. Шинная архитектура микропроцессорных систем

Типичная структура микропроцессорной включает в себя три основных типа устройств:

1. Процессор.

2. Память (оперативная и постоянная).

3 . Устройства ввода/вывода, служащие для связи микропроцессорной системы с внешними устройствами, для приема входных сигналов и выдачи выходных сигналов.

Все устройства микропроцессорной системы объединяются общей системной шиной. Системная шина включает в себя четыре основные шины нижнего уровня:

1. Шина адреса. Служит для определения адреса устройства, с которым процессор обменивается информацией в данный момент.

2. Шина данных. Используется для передачи информационных кодов между всеми устройствами микропроцессорной системы.

3. Шина управления. Используется для передачи сигналов, определяющих характер обмена информацией по системной шине.

4. Шина питания. Предназначена для питания системы.

4. Режимы работы микропроцессорной системы

Практически любая развитая микропроцессорная система поддерживает три основных режима обмена по магистрали:

1. Программный обмен информацией;

2. Обмен с использованием прерываний;

3. Обмен с использованием прямого доступа к памяти.

Программный обмен информацией. В этом режиме процессор является единоличным хозяином системной магистрали. Все операции обмена информацией в данном случае инициируются только процессором, все они выполняются строго в порядке, предписанном исполняемой программой.

Обмен по прерываниям используется тогда, когда необходима реакция микропроцессорной системы на какое-то внешнее событие, на приход внешнего сигнала. В случае компьютера внешним событием может быть, например, нажатие на клавишу клавиатуры или приход по локальной сети пакета данных.

Прямой доступ к памяти (ПДП) – это режим, принципиально отличающийся от двух ранее рассмотренных режимов тем, что обмен по системной шине идет без участия процессора. Внешнее устройство, требующее обслуживания, сигнализирует процессору, что режим ПДП необходим, в ответ на это процессор заканчивает выполнение текущей команды и отключается от всех шин, сигнализируя запросившему устройству, что обмен в режиме ПДП можно начинать.

5. Понятие прерывания и их обработка

Прерывания являются основной движущей силой любой ОС. Периодические прерывания от таймера вызывают смену процессов в мультипрограммной ОС, а прерывании от устройств ввода-вывода управляют потоками данных, которыми ВС обменивается с внешним миром. Система прерываний переводит процессор на выполнение потока ко-манд, отличного от того, который выполнялся до сих пор, с последующим возвратом к исходному коду.

В зависимости от источника прерывания делятся на три больших класса:

− внешние;

− внутренние;

− программные.

Внешние прерывания могут возникать в результате действий пользователя или оператора за терминалом или же в результате поступления сигналов от аппаратных устройств − сигналов завершения операций ввода-вывода, вырабатываемых контроллерами внешних устройств компьютера, или же сигналов от датчиков управляемых компьютером технических объектов.

Внутренние прерывания происходят синхронно выполнению программы при появлении аварийной ситуации в ходе исполнения некоторой инструкции программы.

Программные прерывания по сути не являются «истинными» прерываниями. Программное прерывание возникает при выполнении особой команды процессора, выполнение которой имитирует прерывание.

Прерывания обычно обрабатываются модулями ОС, так как действия, выполняемые по прерыванию, относятся к управлению разделяемыми ресурсами вычислительной системы. Процедуры, вызываемые по прерываниям, обычно называют обработчиками прерываний, или процедурами обслуживания прерываний. Аппаратные прерывания обрабатываются драйверами соответствующих внешних устройств, исключения – специальными модулями ядра, а программные прерывания – процедурами ОС, обслуживающими системные вызовы. Кроме этих модулей, в ОС может находиться так называемый диспетчер прерываний, который координирует работу отдельных обработчи-ков прерываний.