Лекция №9 (6.10.06)

Память с расслоением

Достоинства: повышение производительности вычислительной системы в тех случаях, когда процессор имеет большее быстродействие, чем память. Основной недостаток: относительно большой объем памяти, довольно сложное устройство управления.

Вычислительные системы с переменной длительностью цикла

t _A – время, необходимое для получения достоверной информации на выходе блока микропрограммного управления,

t_NC – время, необходимое для получения достоверной информации на выходе управляющей памяти,

(1) время, необходимое процессорному элементу для выполнения логической операции,

(2) время, необходимое процессорному элементу для выполнения арифметической операции без анализа состояния процессорного элемента,

t_S – время, необходимое процессорному элементу для выполнения арифметической операции с анализом результата текущей операции,

(Тактовый импульс можно прервать в состоянии (2), таким образом, можно повысить производительность приблизительно на 10%. В состав микрокоманды введены дополнительные разряды, которые характеризуют выполняемые микрокоманды, а в соответствии с этой характеристикой генератор тактовых импульсов формирует соответствующую последовательность.)

t_m –

Технические средства организации прерываний

Прерывание можно охарактеризовать, как автоматическое изменение в программе, вызванное условием или совокупностью условий, возникающие в некоторой части вычислительной системы. Для организации прерывания необходимы 2 части: аппаратная и программная. Система прерываний должна:

1. реагировать на запросы прерывания (реализуется аппаратно),

2. формировать код номера запроса прерывания (реализуется, как правило, аппаратно),

3. сравнивать вновь поступивший запрос на прерывание с текущим состоянием вычислительной системы (реализуется аппаратно),

4. обеспечивает сохранение прерванной программы (сохранение программно доступных регистров),

5. обеспечить переход к вызванной программе,

6. по окончанию работы по обработке прерываний, вернуться к прерванной программе и продолжить ее выполнение.

О сновной характеристикой режима прерывания является время реакции на прерывание. Это время между поступившим запросом на прерывание и чтением первой полезной команды, затребованной программой. Информация прерванной программы хранится в стековой области памяти. Сигнал прерывания воспринимается процессором только после завершения выполнения очередной команды, это сделано для того, чтобы объем сохраняемой информации в стеке был минимальным.

Система с циклическим опросом

Системы прерывания должны:

1 ) сформировать сигнал общего запроса на прерывание и сформировать код номера запроса прерывания,

По сигналу RESET в триггер Т записывается сигнал «ноль», открывается тактовая частота на двоичный счетчик СТ2. Кодовое слово поступает на дешифратор, на выходе которого присутствует только один активный уровень, соответствующий коду. Если данный активный уровень совпадает с запросом на прерывание, то на триггер Т поступает сигнал, который переключает его в «единичное» состояние. Счетчик перестает считать, и на его выходе формируются код соответствующий номеру запроса на прерывание. Таким образом, данная схема формирует общий запрос на формирование прерывания и номер запроса на прерывание. Достоинство: простота реализации при минимуме аппаратных затрат.

Недостатки:

1. Сравнительно большое время реакции на прерывание,

2. Резко возрастают аппаратные затраты при увеличении количества кодов для прерывания,

3. Отсутствует ранжирование по уровням прерывания. Системы прерываний, в которых отсутствует ранжирование, называются одноуровневые. Для устранения последнего недостатка используются дейзи-цепочки. Данная цепочка позволяет обеспечивать ранжирование запросов на прерывания по их важности или по уровням приоритета.

Блок приоритетных прерываний (БПП)

РИС.4. (143-4346\143-4348) Последняя более правильная.

К рисунку: { Структурная схема блока приоритетных прерываний.

(1) – это шифратор уровня приоритетов и формирователь кода номера запроса на прерывание, (2) – память, которая хранит текущее состояние вычислительной системы, ЗТС – сигнал занесения текущего состояния, ТС1, ТС2, ТС0 – шина данных для занесения текущего состояния вычислительной системы, I0, I7 – запросы на прерывание, = A>B - цифровой компаратор}.