Лекция №10 (13.10.06)

Блок приоритетных прерываний имеет два режима работы.

Активный режим работы. Данный режим характеризуется тем, что шифратор занимается поисками очередного запроса на прерывание в триггерах текущего состояния. В памяти текущего состояния хранится информация о текущем состоянии вычислительной системы, при этом вычислительная система может обрабатывать какой либо запрос прерывания. При отыскании очередного запроса на прерывание, шифратор формирует соответствующий код, который поступает на компаратор. Если вновь поступивший запрос по уровню ниже текущего, то блок приоритета прерываний останавливается и ждет того времени, когда будет обработан вновь поступивший запрос. Данный режим называется не активным режимом.

С труктура вычислительной системы с блоком приоритетных прерываний.

К рисунку: КМП – код микропрограммы входа в прерывание.

Два режима работы.

1. Прерывание отсутствует. По сигналу занесения макрокоманды (ЗМ) у вас из памяти считывается код операции очередной команды. Данный код поступает в устройство микропрограммного управления, и является, как правило, начальным адресом микропрограммы, от выполнения которой, зависит выполнение команды. Завершается выполнение данной команды тем, что на выходе процессорного элемента формируется адрес очередной команды и по сигналу ЗМ из памяти считывается ее код операции.

2. П рерывание присутствует. По сигналу INT общий запрос на прерывание вместо кода операции очередной команды считывается код КМП. В процессе выполнения данной микропрограммы происходит сохранение регистров процессора в стековой области памяти. Завершается данная микропрограмма тем, что из БПП считывается вектор прерываний INT –N. По данному вектору под управлением микропрограммы процессор формирует адрес первой полезной команды программы обработки данного прерывания, при этом в блок приоритетного прерывания заносится новое текущее состояние, БПП переключается в активное состояние, и система готова принимать новые запросы на прерывание.

Обмен микропроцессора с внешними устройствами

1) Обмен МП с ВУ по инициативе МП.

П о мере обработки информации, процессор обращается к внешнему устройству за получением необходимой информации. Внешнее устройство выставляет подтверждение запроса, говоря тем самым, что информация готова. Процессор забирает эту информацию. Данный вариант обмена целесообразно использовать только в тех случаях, когда динамические характеристики процессора и внешнего устройства близки между собой. То есть, отсутствует цикл ожидания у процессорного элемента.

2) Обмен МП с ВУ по инициативе ВУ.

Данный вариант используется в тех случаях, когда динамические характеристики процессора значительно превышают динамические характеристики внешнего устройства. Внешнее устройство, по мере готовности данных, выставляет сигнал «запрос прерывания». Процессор входит в режим прерывания, сохраняет регистры в стековой области памяти, забирает необходимую информация из внешнего устройства, записывает ее в память и возвращается к прерванной программе. В данном случае непроизводительные потери времени связаны с тем, что процессору необходимо обеспечить вход и выход из режима прерывания.

3 ) Обмен ВУ с ВУ по инициативе ВУ.

Данный режим подразумевает наличие активного внешнего устройства. Данное внешнее устройство, по мере готовности информации, или, через заранее определенный промежуток времени, формирует сигнал «запрос шины (магистрали)», получив данный сигнал, микропроцессор завершает обмен информации по магистрали, переводит свои шины в 3 состояние и формирует сигнал подтверждения запроса. По данному сигналу внешнее устройство формирует полную совокупность управляющих сигналов для магистрали. Завершив обмен, внешнее устройство снимает сигнал «запрос шины» и процессор выходит на магистраль. Данный режим называется режимом захвата магистрали. Если внешнее устройство представляет собой память, то такой режим называется режимом прямого доступа к памяти (ПДП).

4 ) Обмен МП с группой внешних устройств.

Лекция №11 (13.10.06)

Данная структура реализует первый вариант, то есть обмен МП с ВУ по инициативе МП. Добавлен адрес, который позволяет обеспечить однозначный выбор ВУ, к которому обращается МП. Два варианта построения вычислительных систем:

1. микропроцессорные системы, система команд которых позволяет обеспечить обращение к ВУ-вам и памяти как к единому целому, то есть система команд МП не делает различия между ВУ-ми и памятью,

2. вычислительные системы с МП-ми, система команд которых различает ВУ и память.

По системе обмена различаются два варианта: это синхронный обмен информации с ВУ-ми и асинхронный обмен.

Синхронный обмен информации с внешними устройствами. Все внешние устройства делятся на три группы:

1. у стройства, доступные по чтению (ПЗУ, различные регистры, АЦП и т.д.),

К рисунку: { СА – селектор адреса.

1. – формирование адреса ВУ на магистрали адреса.

2. – группа «пустых» операций, а их количество определяется временем распространения сигнала по шине, селекцией адреса ВУ, активизацией ВУ, распространением сигнала от ВУ до МП,

3. – чтение информации в процессор,

4. - формирование адреса следующей команды на магистрале адреса,

5. - загрузка макрокоманд. }

Данная структура ориентирована на самое медленное и удаленное ВУ.

Синхронный обмен подразумевает обмен по строго сформированной временной диаграмме при отсутствии ответа от ВУ. СА однозначно определяет адрес ВУ и активизирует его. Информация с ВУ поступает на процессорный элемент и читается.

Достоинства: минимум аппаратных затрат, простота реализации.

Недостатки: система ориентирована на работу с самым медленным ВУ, поэтому неизбежны потери времени при работе с другими ВУ, затруднена модификация вычислительной системы, т.к. не представляется возможным подключение более медленных ВУ, без переписывания микропрограммы обмена.

2. обмен с устройствами, доступными по записи (внешние порты, ЦАП и т.д.),

1. – формирование адреса ВУ на магистрале адреса,

2. – группа пустых операций, их количество зависит от времени распространения сигнала по шине, селекции адреса и активизации ВУ.

3. – группа операций, которая определяет динамические характеристики ВУ. Сколько времени необходимо ВУ, чтобы записать информацию.

4. – формирование адреса следующей команды на магистрале адреса.

5. – чтение кода операции выбранной команды.

Достоинства и недостатки аналогичны предыдущему случаю.

3 ) Внешние устройства, доступные по чтению и по записи (ОЗУ и прочие).

(реализация обмена с внешними устройствами, доступными и по чтению, и по записи)

Достоинства и недостатки изложены в первом пункте.

Асинхронный обмен информации с ВУ (обмен информации с ВУ по гибкой временной диаграмме).

РИС.8. (фото 143-4359, 143-4360)

В режиме записи процессор выставляет на магистрале адрес и данные, через время t₁, которое необходимо для завершения переходных процессов на магистрали, формируется сигнал MSYN, сообщая тем самым ВУ, что информация находится на магистрали и она достоверна. Через время t₂, которое необходимо ВУ для записи информации, формируется сигнал SSYN, сообщая тем самым процессору то, что информация записана во внешнее устройство. По данному сигналу снимается сигнал SSYN, адрес и данные. Время t₂ зависит от динамических характеристик ВУ.

В режиме чтения процессор выставляет адрес и через время t₁` выставляет сигнал MSYN. Через время t<sub>2</sub>`, которое необходимо ВУ для формирования информации на магистрали данных, появляется сигнал SSYN, который сообщает процессорному устройству, что информация находится на магистрали и она достоверна. Время t₄` зависит от динамических характеристик процессорного элемента, то есть, сколько времени необходимо процессору, чтобы считать информацию с магистрали данных. После это снимается сигнал MSYN, NSYN, адрес и данные. В тех случаях, если от ВУ не поступает сигнал SSYN (ответ), то через время T_max, которое определено для каждой вычислительной системы заранее, обмен прекращается принудительно. В этом случае обмен считается несостоявшимся.

Структура микропрограммы асинхронного обмена.

РИС.9. (фото 143-4362)