Обработка асинхронных событий процессоров. Система прерываний процессоров

Во время работы процессора возникает события, которые требуют реакции со стороны процессора. Процессор должен прерывать текущую программу, обрабатывать событие, а затем вернуться к прежней задаче.

Прерывание – это обработка асинхронного по отношению к процессору события, которое не может быть заранее определенно.

Поскольку событие является не запланированным, нужно иметь специальный сигнал, сообщающий о неминуемом событии – сигнал прерывания.

Примеры прерываний:

1.По источнику формирования запроса: внутренние (вырабатывает сам процессор, деление на нуль например), внешние (по входам от всех внешних устройств NMI и INTR), программные (вызываются из программ, например, CALL_параметры, RST_параметры)

2.По маскируемости: немаскируемые (INTR) (не может быть не обработан, запрос имеет наивысший приоритет, отсутстсвие обработки этого запроса чревато серьёзными последствиями), маскируемые (NMI) (программа может либо разрешить, либо запретить, то есть наложить маску, к таким входам подключены все внешние устройства, отсутствие обработки не приведет к фатальным последствиям)

3.По типу входов запросов прерываний: статические входы (по уровням), динамические (по фронту).

Для того чтобы обрабатывать запросы прерываний, процессору необходимо иметь систему обработки прерываний, которая представляет собой совокупность аппаратных и программных средств. Основными функциями системы являются:

1.Запоминание состояния прерываемой программы;

2.Переход к подпрограмме обработки прерывания;

3.Восставноление состояния прерванной программы;
4.Расстановка приоритетных соотношений при наличии нескольких запросов прерывания;

5.Разрешение или запрет обработки прерывания.

Характеристики системы прерывания:

1. Общее количество запросов прерывания;

2. Число запросов от внешних источников;

3. Время реакции системы – это время между появлением запроса прерывания и началом обработки этого запроса;

программа

программа

Запрос прерывания IRQ

t_{запоминания}

t_{обработки}

t_{восстановления прерыв.програм}

t_{реакции}

П/п обработки прерывания

Поскольку время реакции в общем случае зависит от приоритета запроса, то оно определяется для запроса с самым высоким приоритетом. Время реакции может включать в себя tзапоминания при аппаратной реализации запоминания прерванной программы.

Так как прерывание в большинстве случаев возможно между выполнением команд, то на время реакции сильно влияет время выполнения команд. Есть такие системы, в которых прерывание возможно между отдельными микрокомандами, но используются они достаточно редко, так как резко увеличивают количество запоминаемой информации.

Чтобы уменьшить время реакции системы, используются ортогональные состояния процессора.

4. Затраты времени на переключение программ – время издержек и включает в себя время запоминания и время восстановления.

5. Глубина прерывания – это максимальное число программ, которые могут прервать друг друга. Если после перехода к подпрограмме обработки прерывания и до её окончания обработка других прерываний невозможна, то глубина будет равна 1. Чем больше глубина прерывания, тем больше вероятность обработки запроса с наивысшим приоритетом.

6. Число уровней прерываний. Все запросы делятся на классы или уровни и каждый уровень обрабатывается одной подпрограммой обработки прерываний.

Дата добавления: 2014-01-06