Управление прерываниями

Важным элементом управления процессом вычисления в компьютере являются прерывания. В частности, прерывание является средством обеспечения независимой параллельной работы различных устройств компьютера. С этой целью всегда, когда необходимо выполнить некоторую независимую операцию (например, ввод с клавиатуры), соответствующее устройство посылает процессору прерывание. По этому прерыванию процессор должен приостановить нормальный ход выполнения текущей программы и произвести некоторые промежуточные вспомогательные действия. Прерывание также возникает в случае появления ошибочных вычислений (например, в случае деления на ноль) или в случае сбоев при взаимодействии с устройствами компьютера.

Прежде, чем выполнить очередную команду, процессор проверяет, не поступило ли какое-то прерывание. Если поступило, то определяется номер прерывания. Затем процессор начинает выполнять стандартную программу обработки прерывания, соответствующую номеру полученного прерывания. Программа обработки прерывания прежде всего запоминает состояние регистров процессора и некоторых других параметров текущей программы, а затем выполняет действия, специфицированные прерыванием. В заключение программа обработки прерывания восстанавливает состояние регистров процессора и возвращается к выполнению текущей программы (если другое действие не предусмотрено программой обработки прерывания).

Прерывание работы процессора по запросу внешних устройств устраняет необходимость выполнения им неэффективных операций по систематической проверке готовности внешних устройств к обмену данными и снижает затраты времени на ожидание готовности периферийного устройства к обмену. Прерывания необходимы при обмене данными с большим числом асинхронно работающих внешних устройств. Запросы на прерывание бывают немаскируемыми и маскируемыми. Немаскируемые запросы реализуются аппаратно и поступают в процессор по специально выделенным для этого линиям шины управления. Немаскируемые запросы обладают наивысшим приоритетом. К ним относятся запросы от схем питания и аппаратуры контроля правильности передачи данных. Снижение уровня питания представляет опасность потери информации в ОЗУ. Наиболее надежные серверы для хранения информации содержат емкостные фильтры, которые при отключении электричества поддерживают уровень питания на время, достаточное для сохранения данных из ОЗУ. Схемы контроля питания подают запрос прерывания и совершают переход к подпрограмме аварийной перезаписи во внешнее ЗУ.

Маскируемые запросы поступают от внешних устройств и означают запросы на внеочередное выполнение каких-либо штатных действий, например, операций ввода-вывода. В блоке управления процессора есть разряд, содержащий флаг разрешения прерывания. Специальная машинная команда устанавливает этот флаг в такое состояние, которое запрещает прерывание. Другая команда разрешает прерывания. Момент появления запроса на прерывание не связан с выполнением основной программы. Процессор продолжает выполнять текущую команду основной программы. Он должен запомнить результат выполнения этой команды и номер команды возврата и приступить к выполнению прерывающей программы.

Дата добавления: 2014-10-17