IBM370

51

1PER – регистрация программных событий.

2MCEL – расширенная аппаратная регистрация по сигналам от схем контроля машины.

3IOEL – расширенная аппаратная регистрация ввода-вывода.

4Бит 22 устанавливается равным единице, а все остальные биты устанавливаются рав-

ными нулю, что дает десятичное значение адреса 512.

Примечание. Назначение полей, описание которых отсутствует, не определено. Исход-

ные значения в позициях, не относящихся к указанным средствам, не предсказуемы (ис-

ключение составляет бит 10 в управляющем регистре 0).

Замечания по программированию

Для того чтобы гарантировать правильное выполнение уже написанных программ в тех слу-

чаях, когда установлены новые средства, использующие дополнительные биты управляющих регистров, во все неиспользуемые биты этих регистров следует записывать нули. Хотя в неко-

торых моделях процессоров команда ЗАПИСЬ В ПАМЯТЬ УПРАВЛЕНИЯ и обеспечивает за-

пись нулей в позиции, соответствующие неиспользуемым битам управляющих регистров, про-

грамма не должна зависеть от выполнения этой операции.

4.5.Ключ памяти

Для целей защиты, а также регистрации обращений и изменений основная память разделе-

на на блоки по 2048 байтов каждый, причем адрес начала каждого блока кратен 2048. С каж-

дым блоком памяти связано управляющее поле, называемое ключом памяти.

Ключ памяти имеет следующий формат:

По своему назначению биты ключа памяти характеризуются следующим образом.

Биты управления доступом (ACC). Биты 0–3 сравниваются с битовым ключом защиты вся-

кий раз, когда выполняется запоминание информации и производится выборка информации из ячеек, защищенных от выборки.

Бит защиты от выборки (F). Бит 4 определяет, осуществляется ли защита при обращени-

ях типа выборки. Нулевое значение указывает на то, что проверяются только обращения типа

52

записи, а выборка разрешается при любом ключе защиты. Единичное состояние указывает на то, что защита действует и при выборке, и при записи. При этом не делается различия между выборкой команд и выборкой операндов.

Бит обращения (R). Бит 5 обычно устанавливается равным единице каждый раз, когда к ячейке соответствующего блока памяти производится обращение для записи или выборки ин-

формации. Этот бит относится к средствам динамической переадресации.

Бит изменения (C). Бит 6 устанавливается равным единице каждый раз, когда в соответ-

ствующий блок памяти записывается информация. Этот бит относится к средствам динамиче-

ской переадресации.

Ключ памяти не является частью адресуемой памяти. Программа может непосредственно заслать информацию во все семь битов ключа с помощью команды УСТАНОВИТЬ КЛЮЧ ПАМЯТИ. Содержимое ключа можно проверить с помощью команды ПРОЧИТАТЬ КЛЮЧ ПАМЯТИ. Кроме того, с помощью команды СБРОСИТЬ БИТ ОБРАЩЕНИЯ обеспечивается про-

верка бита обращения и бита изменения, а также установка бита обращения в нуль.

4.6.Защита памяти

Средства защиты памяти должны обеспечивать защиту содержимого основной памяти от разрушения, неправильного использования его в результате ошибочной или несанкциониро-

ванной записи, а также выборки информации во время выполнения программы. При этом осу-

ществляется защита от одной недопустимой записи или от недопустимой записи и от недопу-

стимой выборки одновременно. Защита только от недопустимой выборки не предусмотрена.

Действия, выполняемые при защите

Если защита применяется при некотором обращении к памяти, то ключ памяти сравнивает-

ся с ключом защиты, относящимся к запросу на данное обращение. Запись в память разреша-

ется только в том случае, если ключ памяти соответствует ключу защиты. Говорят, что ключи соответствуют друг другу, если четыре старших бита ключа памяти совпадают с ключом защи-

ты или же ключ защиты равен нулю. Выборка разрешается, когда имеет место соответствие ключей или когда бит 4 ключа памяти равен нулю. Действия, выполняемые при защите памяти,

охарактеризованы в табл. 4.2.

53

Таблица 4.2. Действия средств защиты

Примечания. Соответствие – четыре старших бита ключа памяти совпадают с клю-

чом защиты в PSW или ключ защиты в PSW равен нулю. “Да” – доступ разрешается. “Нет” – доступ не разрешается; при выборке программа не получает информацию, а при записи содержимое ячейки памяти не изменяется.

Если при наличии защиты обращение к памяти исходит от процессора, то для сравнения используется ключ защиты, находящийся в текущем PSW. Ключ защиты занимает биты 8–11 PSW. Если при наличии защиты обращение выполняется каналом, то для сравнения использу-

ется ключ защиты, связанный с данной операцией ввода-вывода. Этот ключ защиты содержит-

ся в битах 0–3 адресного слова канала (CAW) и записывается в биты 0–3 слова состояния ка-

нала (CSW), запоминаемого в результате выполнения данной операции ввода-вывода.

Если обращение процессора к памяти запрещено защитой, операция или подавляется, или прекращается и происходит программное прерывание по защите памяти. Если запрещено об-

ращение со стороны канала, попытка нарушения защиты фиксируется в CSW, запоминаемом в результате выполнения операции ввода-вывода.

Когда запись в память запрещается защитой, содержимое защищенной ячейки остается без изменения. При попытке выборки защищенная информация не загружается в адресуемый ре-

гистр, не пересылается в другую ячейку памяти и не выводится на внешние устройства.

Система защиты памяти действует всегда независимо от того, находится ли процессор в состоянии “задача” или “супервизор”, а также независимо от типа выполняемой команды про-

цессора или канала.

Обращения к памяти, контролируемые защитой

Все обращения к ячейкам основной памяти, адреса которых определены в программе явно и которые используются процессором или каналом для записи или выборки информации, кон-

тролируются средствами защиты.

Защита не применяется при неявных обращениях к памяти процессора или канала в таких последовательностях действий, как прерывания, продвижение интервального таймера, аппа-

ратная регистрация, динамическая переадресация, выборка адресного слова канала при вы-

54

полнении команды ввода-вывода, запоминание CSW в результате выполнения команды ввода-

вывода или прерывания, запоминание идентификатора канала во время выполнения команды ЗАПИСАТЬ ИДЕНТИФИКАТОР КАНАЛА, начальная загрузка программы и запись в память со-

стояния. Аналогично защита не применяется при обращениях, выполняемых с пульта управле-

ния системой для ввода или получения информации. Однако, если области памяти, использу-

емые при перечисленных обращениях, определены в программе явно, они являются объектом защиты.

4.7.Монитор

Обеспечение мониторных программ состоит в том, что предусматривается возможность пе-

редачи управления программе, осуществляющей определенные управляющие функции (мони-

торной программе, или монитору), при достижении в выполняемой программе некоторых вы-

деленных точек. Такими точками являются команды ОБРАЩЕНИЕ К МОНИТОРУ, вставленные в программу. Выполнение команды ОБРАЩЕНИЕ К МОНИТОРУ вызывает программное преры-

вание для обращения к монитору при условии, что для класса монитора, заданного в команде,

прерывание разрешено. Во время прерывания класс и код монитора записываются в память и в дальнейшем используются мониторной программой.

Обеспечение мониторных программ выполняется с помощью команды ОБРАЩЕНИЕ К МОНИТОРУ, в которой задается один из 16 классов монитора, и 16 масок монитора, находя-

щихся в управляющем регистре. Каждому классу соответствует один бит маски. Выполнение команды вызывает программное прерывание, если бит маски монитора для класса, заданного в команде, равен единице.

Программа может обращаться к монитору в режимах BC и EC.

Маски монитора находятся в битах 16–31 управляющего регистра 8:

Биты 16–31 относятся к классам монитора 0–15 соответственно. В биты маски монитора может быть записано произвольное количество единиц. В совокупности они задают группу классов мониторных событий, обслуживаемых в данное время. Исходные значения битов ма-

сок, устанавливаемые при сбросе, равны нулю.

Если для выполнения выбрана команда ОБРАЩЕНИЕ К МОНИТОРУ и соответствующий бит маски монитора равен единице, происходит программное прерывание для обращения к мони-

тору. Причина прерывания определяется битом 9 кода прерывания, который устанавливается равным единице, и информацией, помещаемой в ячейки 148–149 и 156–159 основной памяти.

Информация, записанная в эти ячейки, имеет следующий одинаковый для режимов BC и EC

формат:

55

?????? 148–149:

¦00000000 ¦????? ????????¦

Содержимое битов 8–15 команды ОБРАЩЕНИЕ К МОНИТОРУ, определяющее класс мони-

тора, записывается в ячейку 149. Адрес, определяемый в команде полями B1 и D1, задает код монитора и помещается в ячейки 157–159. В ячейки 148 и 156 записываются нули.

4.8.Регистрация программных событий

Средства регистрации программных событий предназначены для использования при отлад-

ке программ. Они позволяют оповещать программу в тех случаях, когда наступают следующие события:

—успешное выполнение команды перехода;

—изменение содержимого заданных общих регистров;

—выборка команды из заданной области основной памяти;

—изменение содержимого заданной области основной памяти.

Самой программой определяются ситуации, рассматриваемые как события, причем можно по выбору задавать одно событие или более, которые подлежат регистрации. Информация,

относящаяся к программному событию, предоставляется программе с помощью программного прерывания, причина которого определяется по коду прерывания.

Назначение управляющих регистров

Управление регистрацией программных событий осуществляется с помощью управляющих регистров 9, 10 и 11, которые содержат следующие поля.

Управляющий регистр 9:

56

??????????? ??????? 11:

Маски событий. Биты 0–3 управляющего регистра 9 определяют, какие события контроли-

руются. Между битами и программными событиями имеет место следующее соответствие:

—бит 0 – переходы;

—бит 1 – выборка команд;

—бит 2 – изменение содержимого основной памяти;

—бит 3 – изменение содержимого общих регистров.

Когда какой-либо из указанных битов равен единице, соответствующее событие контроли-

руется. Если бит установлен в нуль, соответствующее событие не рассматривается.

Маски общих регистров. Биты 16–31 управляющего регистра 9 определяют, изменение со-

держимого каких общих регистров подвергается контролю. 16 битов в порядке возрастания их номеров соответствуют 16 общим регистрам в порядке возрастания их адресов. Если какой-

либо бит равен единице, изменение содержимого соответствующего общего регистра подле-

жит контролю. Если же бит равен нулю, регистр не контролируется.

Начальный адрес области памяти. Биты 8–31 управляющего регистра 10 определяют ад-

рес начала контролируемой области основной памяти.

Конечный адрес области памяти. Биты 8–31 управляющего регистра 10 определяют адрес конца контролируемой области основной памяти.

Замечания по программированию

Использование контроля над программными событиями ухудшает рабочие характеристики большинства моделей. Чтобы избежать ухудшения характеристик процессора, вызываемого средствами регистрации программных событий, программа, которая не нуждается в этих сред-

ствах, должна обеспечить установку в нуль бита маски регистрации программных событий в

PSW для режима EC. В этом случае, а также в режиме BC ухудшения характеристик из-за ра-

боты средств регистрации программных событий не происходит. Запрещение регистрации про-

57

граммных событий в режиме EC с помощью масок и адресов управляющих регистров 9–11 не всегда, однако, предотвращает ухудшение характеристик.

Функции

Средства регистрации программных событий (PER) доступны только в режиме EC и управ-

ляются маской PER (бит 1 PSW). Когда маска установлена в нуль, никакое программное собы-

тие не может вызывать прерывания; когда маска установлена в единицу, возможность преры-

ваний определяется битами управления PER управляющего регистра 9. Подразумевается, что в режиме BC маска PER равна нулю и средства регистрации программных событий отключены.

Если происходит заданное программное событие и процессор допускает регистрацию, вы-

полняется программное прерывание. Причина прерывания определяется битом 8 кода преры-

вания, который устанавливается равным единице, и информацией, помещаемой в ячейки 150– 155 основной памяти. Код прерывания в этом случае может одновременно указать на про-

граммное событие и на какую-либо другую причину программного прерывания. Информация,

записанная в ячейки 150–155, имеет следующий формат.

?????? 150–151:

?????? 152–155:

Программное событие, послужившее причиной прерывания, указывается установкой едини-

цы в поле кода PER (биты 0–3 ячейки 150), причем остальные биты кода PER равны при этом нулю. Одним и тем же событиям соответствуют одни и те же биты в коде PR и в маске событий управляющего регистра 9. Если прерывание было вызвано сразу несколькими программными событиями, то все они одновременно указываются в коде PER.

Адрес PER в ячейках 153–155 определяет местоположение команды, вызвавшей программ-

ное событие. Если команда, вызвавшая программное событие, выполнялась с помощью ко-

манды ВЫПОЛНИТЬ, то в поле адреса PER заносится адрес команды ВЫПОЛНИТЬ. В любом случае в PSW заносится адрес команды, которая должна выполняться следующей. В биты 4–7

ячейки 150 и в ячейки 151 и 152 записываются нули.

Прерывание из-за программного события производится после выполнения команды, ответ-

ственной за это событие. Наступление события не влияет на выполнение команды, которое

58

может быть завершено, прекращено, подавлено или аннулировано. Если событие состоит в выборке команды ОБРАЩЕНИЕ К СУПЕРВИЗОРУ, то прерывание из-за программного события происходит сразу же после прерывания при обращении к супервизору.

Если при выполнении прерываемой команды имеют место условия прерывания ввода-

вывода, внешнего прерывания или прерывания от схем контроля, то прерывание, вызываемое наступлением программного события, происходит первым, а возможность прерываний ввода-

вывода, внешнего прерывания или прерывания от схем контроля определяется битами масок в новом PSW. Аналогично, если во время выполнения прерываемой команды процессор должен перейти в состояние “стоп”, но уже возникло условие прерывания по программному событию,

то это прерывание произойдет до перехода в состояние “стоп”. Если возникает особый случай при динамической переадресации и имеется еще не обработанное условие прерывания по программному событию, то оно указывается вместе с условием, возникшим при переадреса-

ции. Обычно программное событие не вызывает прерывания выполнения команды, которая яв-

ляется прерываемой, если нет какого-либо другого условия, вызывающего асинхронное преры-

вание. Однако на некоторых моделях в определенных ситуациях программное событие может прервать выполнение такой команды даже при отсутствии условия асинхронного прерывания или особого случая в программе.

Изменение маски PER в PSW или полей управления PER в управляющих регистрах 9–11

влияет на регистрацию программных событий, начиная со следующей команды. Когда процес-

сор находится в состоянии, разрешающем прерывание по некоторому программному событию,

и выполняется команда, вызывающая запрещение прерывания по этому событию, то наступле-

ние указанного события во время выполнения данной команды вызывает прерывание.

Если выполнение команд ЗАГРУЗКА PSW или ОБРАЩЕНИЕ К СУПЕРВИЗОРУ приводит к возникновению условия регистрации программных событий и одновременно происходит пере-

вод процессора из режима EC в режим BC, то прерывание для регистрации программных со-

бытий выполняется. При этом в старом PSW будет указан режим BC, и оно будет содержать код прерывания. Дополнительная информация, определяющая условие регистрации, запоми-

нается в ячейках 150–155 в обычном формате.

Условие прерывания по программному событию в ожидании обработки не сохраняется. Ес-

ли программное событие происходит в тот момент, когда процессор замаскирован для преры-

вания по этому событию с помощью маски в PSW или масок в управляющем регистре 9, то условие прерывания теряется.

Регистрация программных событий применима ко всем командам, включая и специальные,

например команды эмуляции. Для команд этого класса помимо регистрации событий, которые действительно имели место, возможна регистрация событий, которые не происходили или не могли быть вызваны выполнением этой команды, при условии, что обработка этих событий разрешена маской PER в PSW и масками событий в управляющем регистре 9. Эти команды могут вызывать регистрацию изменения в общем регистре несмотря на то, что маска, соответ-

59

ствующая этому регистру, запрещает регистрацию, или же регистрацию изменения в памяти,

даже если операнд расположен вне области, определяемой начальным и конечным адресами в управляющих регистрах 10 и 11.

Замечания по программированию

Далее описываются случаи, когда команда может вызвать прерывание для регистрации программных событий и одновременно изменить значения битов, управляющих данным преры-

ванием. В этих случаях возможность прерывания для регистрации программных событий опре-

деляется первоначальными значениями управляющих битов.

1. Команды ЗАГРУЗКА PSW, УСТАНОВИТЬ МАСКУ СИСТЕМЫ, ЗАПИСЬ В ПАМЯТЬ И МОДИФИКАЦИЯ МАСКИ СИСТЕМЫ ЛОГИЧЕСКИМ УМНОЖЕНИЕМ и ОБРАЩЕНИЕ К СУПЕРВИЗОРУ могут послужить причиной наступления события, состоящего в выборке коман-

ды, и одновременно запретить прерывания для регистрации программных событий. Кроме то-

го, команда ЗАПИСЬ В ПАМЯТЬ И МОДИФИКАЦИЯ МАСКИ СИСТЕМЫ ЛОГИЧЕСКИМ УМНОЖЕНИЕМ может вызвать необходимость регистрации изменения содержимого памяти.

Во всех этих случаях старое PSW программных прерываний, связанное с прерыванием по про-

граммному событию, может указывать на запрет прерывания данного типа.

2. Команда ЗАГРУЗКА УПРАВЛЕНИЯ может послужить причиной наступления события, со-

стоящего в выборке команды, и в то же время изменить значение маски регистрации выборки команд в управляющем регистре 9 или значения адресов в управляющих регистрах 10 и 11.

Ни одна из этих команд не может одновременно изменить значения масок регистрации из-

менений в общих регистрах и послужить причиной события этого типа.

Когда при выполнении прерываемой команды происходит прерывание для регистрации про-

граммных событий, в коде длины команды указывается длина данной команды либо длина ко-

манды ВЫПОЛНИТЬ, с помощью которой выполняется данная команда. Если прерывание для регистрации программных событий вызвано командами ЗАГРУЗКА PSW или ОБРАЩЕНИЕ К СУПЕРВИЗОРУ, то в коде длины команды указывается длина данной команды или соответ-

ствующей команды ВЫПОЛНИТЬ при условии, что одновременно не возникает особый случай спецификации, вызывающий установку кода длины команды в 0.

Когда прерывание для регистрации программных событий вызвано выполнением команды перехода, адрес PER указывает на команду перехода (или на соответствующую команду ВЫПОЛНИТЬ), в то время как в старом PSW содержится адрес команды, которая должна быть выполнена следующей. Если же прерывание происходит во время выполнения прерываемой команды, адрес PER и адрес команды в старом PSW совпадают.

Задание области памяти

Два типа программных событий – выборка команд и изменения в памяти – предполагают задание области в основной памяти. Область памяти, обращения к которой подлежат контро-

лю, начинается с ячейки, задаваемой адресом в управляющем регистре 10, и распространяет-

60