Лабораторная работа N6. Обработка исключительных ситуаций. 16

Микропроцессор мс68000

Лабораторный практикум

Лабораторная работа N6.

Обработка исключительных ситуаций.

Теоретическая часть

Иногда процессор временно отклоняется от выполнения текущей программы, для того чтобы немедленно откликнутся на некоторую появившуюся, чаще нештатную, ситуацию. Этот процесс называется обработкой исключительной ситуации (ИС)¹.

Существует достаточно много источников ИС, но все они могут быть поделены на две большие группы: внешние и внутренние. Классификация ИС показана на рис.1.

Рис.1 Классификация ИС.

Внутренние ИС (генерируемые самим процессором) возникают при выполнении ошибочной команды, специальных команд или при трассировке. Внешние ИС более разнообразны, т.к. могут поступать от различных внешних источников. Есть стандартные внешние ИС: RESET, ошибка шины.

Обработка исключительных ситуаций.

Для того чтобы микропроцессор мог безошибочно распознать различные типы ИС и адекватно на них реагировать, каждому ИС ставится в соответствие 8-битный вектор, либо вырабатываемый процессором, либо поступающий извне. Этот вектор преобразуется в адрес, называемый вектором ИС, который вычисляется следующим образом:

вектор = номер вектора ИС ^õ4.

Вектор ИС содержит адрес начала подпрограммы обработки данной ИС.

Полный перечень векторов используемых в МС68000 дан в таблице 1.

Таблица 1.

номер вектора	вектор (HEX)	область памяти	òèï ÈÑ
000	000	SP	Reset-инициализация указателя стека
001	004	SP	Reset-инициализация указателя стека
002	008	SD	ошибка шины
003	00C	SD	ошибка адреса
004	010	SD	неопознанная команда
005	014	SD	деление на ноль
006	018	SD	CHK
007	01C	SD	TRAPV
008	020	SD	нарушение привилегированности команд
009	024	SD	трассировка
010	028	SD	эмулятор
011	02C	SD	эмулятор
012	030	SD	резерв
013	034	SD	резерв
014	038	SD	резерв
015	03C	SD	несформированный вектор прерывания
016	040	SD	резерв
...	...	...	...
023	05C	SD	резерв
024	060	SD	ложное прерывание
025	064	SD	автовектор по приоритету 1
026	068	SD	автовектор по приоритету 2
027	06C	SD	автовектор по приоритету 3
028	070	SD	автовектор по приоритету 4
029	074	SD	автовектор по приоритету 5
030	078	SD	автовектор по приоритету 6
031	07C	SD	автовектор по приоритету 7
032	080	SD	TRAP #0
033	084	SD	TRAP #1
...	...	...	...
047	0BC	SD	TRAP #15
048	0C0	SD	резерв
...	...	...	...
063	0FC	SD	резерв
064	100	SD	пользовательский вектор прерывания
...	...	...	...
255	3FC	SD	пользовательский вектор прерывания

В распоряжении пользователя находятся вектора с номерами 64-255. Векторы 12. 13, 14, 16-24, 48-63 не доступны и зарезервированы под дальнейшее развитее семейства Motorola. Остальные вектора являются системными.

Каждый вектор (за исключением reset) использует 2 слова для хранения 24-битного адреса перехода на подпрограмму обработки ИС.

Вектору reset необходимо 4 слова, т.к. при этой ИС перезаписывается не только РС но и SSP.

При возникновении ИС процессор автоматически выполняет определенную последовательность действий в режиме супервизора для запуска подпрограммы обработки ИС.

С незначительными изменениями для различных типов ИС, эта последовательность выглядит следующим образом:

1. Текущее значение SR, включая системный и пользовательский байты, сохраняется во временном внутреннем регистре. Затем в системном байте S-бит устанавливается в "1", а Т-бит сбрасывается. Это устанавливает режим супервизора и сбрасывает режим трассировки.

2. Сохраняется адрес возврата в программу путем записи РС в стек супервизора.

3. Сохраняется регистр статуса SR (с неизмененными S и Т битами), который тоже заносится в стек супервизора.

4. Процессор получает номер вектора ИС, вычисляет вектора (адрес перехода) и загружает его содержимое в РС. Это означает, что передал управление подпрограмме данного ИС.

При получении прерывания от внешнего устройства. процессор перед началом обработки ожидает окончания действия текущей команды.

Для иллюстрации последовательности обработки ИС рассмотрим выполнение команды

DIVS #0, D1

Команда записана по адресу 012000, SSP=002456. Очевидная ошибка- деление на ноль. Процессор вырабатывает ИС с вектором 5. На рис 2 показаны регистры и пространство стека супервизора, задействованные в процессе обработки.

Рис.2 Пример последовательности обработки ИС.

Для хранения результатов и получения информации подпрограммы обработки ИС используют регистры и общую память.

Любой процесс обработки ИС должен заканчиваться командой RTE (return from exception), которая восстанавливает значение SR и РС, и таким образом, передает управление прерванной программе.

Надо отметить, что при обработке ИС происходит переход между двумя различными режимами процессора (в случае, если программа, во время которой произошло прерывание, использовала пользовательский режим), причем переход из режима пользователя в режим супервизора может осуществляться только в этом случае. в то время как обратный переход задается программно (рис.3).

Рис.3 Взаимосвязь между режимами МП МС68000.