Система прерываний и приостановок, состояние процессора

Во время выполнения какой-либо программы компьютером могут возникнуть события, требующие его немедленной реакции. Необходимость незамедлительного решения другой задачи, переполнение разрядной сетки, программный или аппаратный сбой, окончание предусмотренного интервала времени и т.д. – все это события, требующие переключения компьютера на другую программу. Переход к другой программе осуществляется посредством системы прерываний.

Прерывание программы – процесс переключения процессора с одной программы на другую по внешнему сигналу с сохранением информации для последующего возобновления прерванной программы. При возникновении события, приводящего к прерыванию, формируется сигнал, называемый запросом прерывания. Существует несколько источников запросов прерывания: это схемы контроля процессора, система питания, память, периферийные устройства и т.д. При наличии нескольких источников запросов прерывания устанавливается определенный порядок их обслуживания путем назначения приоритетов. Запросы прерываний направляются на различные разряды специального регистра (регистра запросов прерываний), опрос которого производится в строго определенной последовательности при завершении очередной команды. Номер разряда этого регистра не только определяет приоритет запроса прерываний, но и позволяет найти соответствующую данному запросу программу обслуживания прерывания. Поступивший запрос может прервать только менее приоритетную программу.

Существует и другая, так называемая векторная система прерываний. В ней информация о месте возникновения запроса передается от источника прерываний в виде адреса ячейки памяти, содержимое которой определяет конкретную программу обслуживания. Помимо адреса перехода к программе обслуживания эта ячейка хранит дополнительную управляющую информацию. Содержимое этой ячейки (или нескольких последовательных ячеек) принято называть вектором прерываний.

Еще один очень важный процесс – это приостановки. При приостановках средства управления, работающие автономно от процессора, задерживают его работу на время цикла памяти, когда память занята приемом или выдачей информации для другого устройства. Во время приостановок, называемых также занятием цикла памяти, процессор никаких действий не выполняет, его состояние не меняется, но выполнение очередной команды задерживается до освобождения памяти. Возможности ограничены непосредственной передачей данных между ОП и процессором, когда память или шина используются несколькими устройствами.

Работой компьютера управляют команды программы, но конкретные выполняемые действия зависят от его текущего состояния. При работе машины в специальном регистре процессора постоянно находится слово состояния программы, которое и характеризует его состояние. Это слово содержит информацию, необходимую для возобновления программы при прерываниях. Слово состояния должно содержать указания о разрешенных прерываниях, адрес текущей выполняемой команды, различные признаки, ключи защиты и маски.

Дата добавления: 2014-01-05