Этапы обработки требования прерывания в микропроцессоре
Вход требования прерывания INTRотвечает на высокий уровень сигнала внешнего устройства. При этом предполагаем, что в устройство интерфейса ввода уже загружено 8 бит параллельных данных готовых для передачи в МП.
Предполагаем, что в устройстве интерфейса ввода загружается 8 бит параллельных данных готовых для передачи в МП. Тогда, описание процедуры прерывания имеет следующую последовательность:
Интерфейс ввода выдает сигнал требования прерывания в направлении МП.
МП завершает выполнение текущей команды, находящейся в памяти по адресу 2006.
Поскольку, управление должно обеспечить последующее обращение к команде по адресу 2007, содержимое счетчика команд (именно 2007) и содержимое большинства регистров МП помещается в специальную область ОЗУ, называемую стеком. Содержимое стека будет позже извлечено в определенном порядке в регистры МП и счетчик команд.
В МП разветвляется в предопределенный адрес памяти и начинает выполнение программы обслуживания прерывания (в примере 20D0). МП тогда выполняет команды подпрограммы, которые в нашем примере обеспечивает выполнение операции ввода и размещения. По адресу 20DEМП находит конец этой подпрограммы и получает приказ вернуться в основную программу.
Перед возвращением в основную программу данные регистров и счетчик команд, помещенные в стеке, возвращаются в МП.
Теперь счетчик команд отсылает МП в память по адресу 2007, т.е. в основную программу и нормальное ее выполнение продолжается.
Прерывание является очень нужным способом, позволяющим периферийным устройствам вмешаться и заставить МП выполнять требуемую операцию почти сразу.
Многие МП обладают несколькими прерываниями. Обслуживание и последовательность прерывания обеспечивается соответствующими инструкциями в тексте некой программы программистом.
Указатель стека
Типовой МП содержит указатель стека. Указатель стека – это специализированный 16-тиразрядный регистр – счетчик, содержимым которого всегда является адрес. Этот адрес принадлежит особой группе ячеек памяти данных, который называется стеком. Стек, как правило, размещается в ОЗУ или иногда в физической локализованной на кристалле МП группе ячеек памяти. Стек типового МП будет находиться в ОЗУ и его положение определяется программистом. Указатель стека загружается старшим адресом, представляющим собой вершину стека.
В примере указатель стека содержит адрес 220А, что на единицу старше первой ячейки памяти стека 2209. Данные в стек можно записать, используя команды поместить (PUSH) и вызвать (CALL). Данные могут быть считаны из стека по командам извлечь (POP) и возврат (RETERN). Стек функционирует как память с последовательными доступом по типу: данные, поступившие последними, извлекаются первыми. Например, командаPUSHприводит к тому, что содержимое пары регистровHLпомещается в стек.
Указатель стека МП декрементируется от 220А до 2209.
Указатель стека показывает на ячейку памяти 2209 по адресной шине и старший байт регистра HLпомещается в стек.
Указатель стека снова декрементируется от 2209 до 2208.
Указатель стека указывает на ячейку 2208 по адресной шине и младший байт из регистра HLзагружается в стек.
Рассмотрим так же операцию загрузки в стек, содержимого аккумулятора и регистра состояния.
До операции указатель стека указывает на ячейку памяти 2208, ее называют вершиной стека, затем указатель стека декрементируется до 2207.
Указатель стека указывает на ячейку памяти 2207 и содержимое аккумулятора загружается в стек по этому адресу.
Указатель стека декрементируется до 2206.
Указатель стека указывает на ячейку памяти 2206 и содержимое регистра состояния (11111111) загружается по этому адресу.
Стек может продолжать расти, пока длится процесс загрузки в него, т.е. длина стека формально не имеет ограничений, единственным ограничением является объем ОЗУ.
Рассмотрим команду POP– аккумулятор и регистр состояния свободны до операции извлечения из стека.
Указатель стека указывает на вершину, т.е. на адрес 2206, содержимое регистра состояния (11111111) извлечено из стека и переслано в АЛУ.
Указатель стека инкрементируется с 2206 до 2207.
Указатель стека указывает на адрес 2207, содержимое вершины стека извлекается и пересылается в аккумулятор.
Указатель стека инкрементируется до 2208 и указывает теперь на следующий адрес извлечения из стека.
Содержимое аккумулятора и регистра состояния было восстановлено до тех значений, которые были до операции PUSH.
Команды PUSHиPOPиспользуются всегда совместно, однако, между ними располагаются другие команды, которые меняют данные, содержащиеся в регистрах МП.