6. Система прерываний

Система прерываний позволяет быстро реагировать на события, обработка которых должна выполняться незамедлительно. Для этого идет запоминание состояния прерываемой программы и осуществление перехода к прерывающей программе для ее исполнения, а также последующее восстановление состояния прерванной программы.

По заданию прерывание происходит на уровне команд – это значит, что вначале выполняется текущая программа и только после этого идет прерывание.

Устройство системы прерываний – с индивидуальными линиями (радиальная СПП). При такой структуре у каждого устройства есть собственная линия запроса прерывания. Это позволяет достичь наименьшего времени ответа, так как в ней не требуется особых операций для определения устройства, пославшего запрос на прерывание. У каждой линии запроса прерывания есть свой уровень приоритета, по которому контроллер прерывания (он, в свою очередь, настраивается ЦП) может назначить соответствующую маску разрешения или запрета прерывания. Недостатком радиальной СПП является большая ширина системной шины.

Описание работы СПП: ВУ посылает запрос IRна контроллер прерываний, который, получив и обработав сигнал, посылает запрос на прерываниеINTв ЦП. Процессор, после окончания текущей команды, запоминает в стеке указатель следующего адреса и флаги, и разрешает обработку прерывания, формируя сигнал подтвержденияINTA. СигналINTA, поступая в контроллер прерываний, выдает на ЦП через шину данных вектор прерывания, определяющий программу обработки прерывания. После выполнения программы обработки восстанавливаются флаги и текущий адрес, ЦП продолжает работу в нормальном режиме.

7. Блок синхронизации и таймер

Блок синхронизации (БС) предназначен для формирования синхронизирующих сигналов. Он состоит из кварцевого генератора и набора делителей частоты, обеспечивающих различные частоты. БС генерирует синхросигналы для всех устройств ЭВМ. Также блок синхронизации способен изменять длительность такта (управление ведется из ЦП).

БС состоит из программируемого генератора, который генерирует синхросигналы определенной частоты (ЦП задает необходимую частоту), и схем размножения синхросигнала, от которых сигналы идут на устройства ЭВМ.

Таймер предназначен для измерения и отсчета интервалов времени под программным контролем, для эффективного использования процессора при работе с внешними устройствами и регенерации динамической памяти (DRAM). С помощью таймера можно задавать определённые промежутки времени, по истечении которых происходит прерывание. Линия запроса прерывания от таймера подключается на контроллер прерываний на самый приоритетный вход.

Таймер настраивается из ЦП, который может изменять временные интервалы, устанавливать будильник, который, в определённое время, выдает одиночный или периодический сигнал на процессор и т.п.

8. Внешние устройства

8.1. Клавиатура

Клавиатура это одно из основных устройств ввода, обеспечивающих взаимодействие пользователя с ЭВМ.

В зависимости от нажатий на клавиши контроллер вырабатывает скан-код, соответствующий нажатию или отпусканию определенной клавиши. При поступлении скан-кода вызывается прерывание, имеющее высокий приоритет (выше приоритет только у таймера). Процессор заканчивает выполнение текущей программы и выполняет процедуру, анализирующую скан-код.

Так как нажатия клавиш могут происходить достаточно часто, то для того, чтобы центральный процессор успевал обрабатывать все нажатия клавиш, контроллер клавиатуры должен иметь буфер FIFO.