Обмен в режиме прерывания. Программные и аппаратные средства, обеспечивающие обмен в режиме прерывания

Содержание

Слайд 2

Организация прерываний Одной из разновидностей программно-управляемого обмена данными с ВУ в

Организация прерываний



Одной из разновидностей программно-управляемого обмена данными с

ВУ в микрокомпьютере является обмен с прерыванием программы отличающийся от асинхронного программно-управляемого обмена тем, что переход к выполнению команд, физически реализующих обмен данными, осуществляется с помощью специальных аппаратных средств. Команды обмена данными в этом случае выделяют в отдельный программный модуль - подпрограмму обработки прерывания. Задачей аппаратных средств обработки прерывания в процессоре микрокомпьютера как раз и является приостановка выполнения одной программы (ее еще называют основной программой) и передача управления подпрограмме обработки прерывания.
Слайд 3

Действия, выполняемые при этом процессором, как правило, те же, что и




Действия, выполняемые при этом процессором, как правило, те же,

что и при обращении к подпрограмме. Только при обращении к подпрограмме они инициируются командой, а при обработке прерывания - управляющим сигналом от ВУ, который называют «Требование прерывания» или «Запрос на прерывание».
Регистр состояния контроллера ВУ дополняют еще одним разрядом - «Разрешение прерывания». Запись 1 или 0 в разряд «Разрешение прерывания» регистра состояния производится программным путем по одной из линий шины данных системного интерфейса. Управляющий сигнал системного интерфейса «Предоставление прерывания» формируется с помощью схемы совпадения только при наличии единиц в разрядах «Готовность ВУ» и «Разрешение прерывания» регистра состояния контроллера.
Слайд 4



Слайд 5

Обычно задача сохранения содержимого счетчика команд и регистра состояния процессора возлагается



Обычно задача сохранения содержимого счетчика команд и регистра состояния

процессора возлагается на аппаратные средства обработки прерывания. Сохранение содержимого других регистров процессора, используемых в подпрограмме обработки прерывания, производится непосредственно в подпрограмме.
В микрокомпьютере обычно используется одноуровневая система прерываний, т. е. сигналы «Требование прерывания» от всех ВУ поступают на один вход процессора. Поэтому возникает проблема идентификации ВУ, запросившего обслуживание, и реализации заданной очередности (приоритета) обслуживания ВУ при одновременном поступлении нескольких сигналов прерывания.
Слайд 6

Существуют два основных способа идентификации ВУ, запросивших обслуживания: программный опрос регистров



Существуют два основных способа идентификации ВУ, запросивших обслуживания:

программный опрос регистров состояния (разряд «Готовность ВУ») контроллеров всех ВУ;
использование векторов прерывания.
Организация прерываний с программным опросом готовности предполагает наличие в памяти микрокомпьютера единой подпрограммы обслуживания прерываний от всех ВУ.
Приоритет ВУ в микрокомпьютере с программным опросом готовности ВУ однозначно определяется порядком их опроса в подпрограмме обработки прерываний.
Слайд 7



Слайд 8

При организации системы прерываний с использованием векторов прерываний ВУ, запросившее обслуживания,



При организации системы прерываний с использованием векторов прерываний ВУ,

запросившее обслуживания, само идентифицирует себя с помощью вектора прерывания - адреса ячейки основной памяти микроЭВМ, в которой хранится либо первая команда подпрограммы обслуживания прерывания данного ВУ, либо адрес начала такой подпрограммы.
Таким образом, процессор, получив из контроллера ВУ вектор прерывания, сразу переключается на выполнение требуемой подпрограммы обработки прерывания. В микрокомпьютере с векторной системой прерывания каждое ВУ должно иметь собственную подпрограмму обработки прерывания.
Слайд 9

Вектор прерывания выдается контроллером не одновременно с запросом на прерывание, а только по разрешению процессора.



Вектор прерывания выдается контроллером не одновременно с запросом на

прерывание, а только по разрешению процессора.
Слайд 10

Аппаратный опрос готовности ВУ производится гораздо быстрее, нежели программный. Но если



Аппаратный опрос готовности ВУ производится гораздо быстрее, нежели программный.

Но если обслуживания запросили одновременно два или более ВУ, обслуживание менее приоритетных ВУ будет отложено на время обслуживания более приоритетных, как и в системе прерывания с программным опросом.
Слайд 11

Маскируемые прерывания



Маскируемые прерывания

Слайд 12

БИС программируемого контроллера прерываний Intel 8259A Контроллер прерываний (ПКП) представляет собой



БИС программируемого контроллера прерываний Intel 8259A

Контроллер прерываний (ПКП) представляет собой

устройство, реализующее до восьми уровней запросов на прерывания, с возможностью программного маскирования и изменения порядка обслуживания прерываний.
Слайд 13

Маскируемые прерывания



Маскируемые прерывания

Слайд 14

Маскируемые прерывания



Маскируемые прерывания

Слайд 15

Аппаратные прерывания PC AT 0Bh 0Ch 0Dh 0Eh 0Fh 12 13



Аппаратные прерывания PC AT

0Bh
0Ch
0Dh
0Eh
0Fh

12
13
14
15
16

RS232
RS232
Параллельный порт 2
НГМД
Параллельный порт 1

IRQ3
IRQ4
IRQ5
IRQ6
IRQ7

MASTER
MASTER
MASTER
MASTER
MASTER

02h
08h
09h
70h
71h
72h
73h
74h
75h
76h
77h

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

Ошибка паритетa памяти

или другая неисправимая ошибка в системе
Системный таймер
Клавиатура
Часы реального времени
Резерв
Резерв
Резерв
Резерв
Ошибка сопроцессора
НМД
Резерв

NMI*
IRQ0
IRQ1
IRQ8
IRQ9
IRQ10
IRQ11
IRQ12
IRQ13
IRQ14
IRQ15

___
MASTER
MASTER
SLAVE
SLAVE
SLAVE
SLAVE
SLAVE
SLAVE
SLAVE
SLAVE

Код
вектора

Приоритет

Источник прерывания

Запрос на прерывание

Master/
Slave

Слайд 16

Маскируемые прерывания

Маскируемые прерывания

Слайд 17

Маскируемые прерывания


Маскируемые прерывания

Слайд 18


Слайд 19

Маскируемые прерывания


Маскируемые прерывания

Слайд 20

Режимы работы ПКП Режим полного вложения (приоритет от высшего IRQ к

Режимы работы ПКП


Режим полного вложения (приоритет от высшего IRQ

к низшему) – основной режим. Пока установлен разряд в ISR все последующие запросы с таким же или более низким приоритетом игнорируются, подтверждаются лишь запросы с более высоким приоритетом.
Циклический режим (используется круговой порядок использования приоритетов). Последнему обслуживаемому запросу присваивается низший приоритет, следующему по кругу – наивысший.
Идея – если устройство обслуживается, то остальные устройства должны быть обслужены перед следующим обслуживанием данного устройства.
Слайд 21

Маскирование прерываний. Позволяет устройствам с более низким приоритетом получить возможность генерировать



Маскирование прерываний. Позволяет устройствам с более низким приоритетом получить возможность

генерировать прерывания. Режим специального маскирования разрешает прерывания всех уровней кроме уровней, обслуживаемых в данный момент.
Специальный режим полного вложения программируется любым ведущим контроллером при инициализации (игнорируются запросы с приоритетом ниже, чем приоритет обрабатываемого в данный момент запроса, обслуживаются все запросы с равным или более высоким приоритетом).
Слайд 22

Немаскируемые прерывания



Немаскируемые прерывания

Слайд 23

Прерывания могут быть внешними и внутренними. Внешние прерывания относятся, к непланируемым

Прерывания могут быть внешними и внутренними.
Внешние прерывания относятся, к непланируемым

прерываниям.
Внутренние прерывания возникают внутри микропроцессора во время вычислительного процесса. К их возбуждению приводит одна из двух причин:
– ненормальное внутреннее состояние микропроцессора, возникшее при обработке некоторой команды программы. Такие события принято называть исключительными ситуациями, или просто исключениями.
– обработка машинной команды int xx. Этот тип прерываний называется программным. Это – планируемые прерывания, так как с их помощью программист обращается в нужное для него время за обслуживанием своих запросов либо к операционной системе, либо к BIOS, либо к собственным программам обработки прерываний.
Слайд 24

Таблица векторов прерываний (Таблица дескрипторов прерываний ) (англ.) (англ. Interrupt Descriptor

Таблица векторов прерываний (Таблица дескрипторов прерываний ) (англ.) (англ. Interrupt Descriptor Table,

IDT) используется в x86 архитектуре и служит для связи обработчика прерывания с вектором (номером прерывания).
В реальном режимеВ реальном режиме (RM) таблица векторов прерываний расположена в первом килобайте памяти начиная с адреса 0000:0000 и содержит 256 векторов прерываний. В защищённом режимеВ реальном режиме (RM) таблица векторов прерываний расположена в первом килобайте памяти начиная с адреса 0000:0000 и содержит 256 векторов прерываний. В защищённом режиме (PM) адрес в физической памяти и размер таблицы прерываний определяется 48-битнымВ реальном режиме (RM) таблица векторов прерываний расположена в первом килобайте памяти начиная с адреса 0000:0000 и содержит 256 векторов прерываний. В защищённом режиме (PM) адрес в физической памяти и размер таблицы прерываний определяется 48-битным регистром IDTR.
В IDT используются следующие типы прерываний: аппаратные прерывания, программные прерывания и прерывания, зарезервированные процессором, называемые исключениями (для RM первые пять, для PM первые 32) на случай возникновения некоторых событий (деление на ноль, ошибка трассировки, переполнение).
В реальном режиме элементом IDT является 32-битныйВ реальном режиме элементом IDT является 32-битный адрес обработчика прерывания.
В защищённом режиме элементом IDT является шлюзВ защищённом режиме элементом IDT является шлюз прерывания длиной 8 байтВ защищённом режиме элементом IDT является шлюз прерывания длиной 8 байт, содержащий сегментный (логический) адрес обработчика прерывания, права доступа и др.
Слайд 25

Организация прямого доступа к памяти Одним из способов обмена данными с

Организация прямого доступа к памяти


Одним из способов обмена данными с

ВУ является обмен в режиме прямого доступа к памяти (ПДП).
В этом режиме обмен данными между ВУ и основной памятью компьютера происходит без участия процессора.
Обменом в режиме ПДП управляет не программа, выполняемая процессором, а электронные схемы, внешние по отношению к процессору. Обычно схемы, управляющие обменом в режиме ПДП, размещаются в специальном контроллере, который называется контроллером прямого доступа к памяти.
Слайд 26

Организация прямого доступа к памяти Необходимость реализации в микрокомпьютере обмена данными

Организация прямого доступа к памяти


Необходимость реализации в микрокомпьютере обмена данными

в режиме ПДП вызывается двумя основными факторами.
Во-первых, при использовании режима ПДП появляется возможность начальной загрузки программ в основную память из устройства ввода.
Во-вторых, что и является наиболее важным, режим ПДП обеспечивает возможность использования быстродействующих внешних запоминающих устройств, таких, например, как накопители на жестких магнитных дисках.
Слайд 27

В целях сокращения количества линий в шинах микрокомпьютера контроллер ПДП подключается



В целях сокращения количества линий в шинах микрокомпьютера контроллер ПДП

подключается к памяти посредством шин адреса и данных системного интерфейса. При этом возникает проблема совместного использования шин системного интерфейса процессором и контроллером ПДП. Можно выделить два основных способа ее решения: реализация обмена в режиме ПДП с «захватом цикла» и в режиме ПДП с блокировкой процессора.
Существуют две разновидности прямого доступа к памяти с «захватом цикла». Наиболее простой способ организации ПДП состоит в том, что для обмена используются те машинные циклы процессора, в которых он не обменивается данными с памятью. В такие циклы контроллер ПДП может обмениваться данными с памятью, не мешая работе процессора.
Слайд 28

Наиболее распространенным является ПДП с «захватом цикла» и принудительным отключением процессора

Наиболее распространенным является ПДП с «захватом цикла» и принудительным отключением

процессора от шин системного интерфейса. Для реализации такого режима ПДП системный интерфейс микрокомпьютера дополняется двумя линиями для передачи управляющих сигналов «Требование прямого доступа к памяти» (ТПДП) и «Предоставление прямого доступа к памяти» (ППДП).


Слайд 29

Применение в компьютере обмена данными с ВУ в режиме ПДП всегда



Применение в компьютере обмена данными с ВУ в режиме ПДП

всегда требует предварительной подготовки, а именно: для каждого ВУ необходимо выделить область памяти, используемую при обмене, и указать ее размер, т. е. количество записываемых в память или читаемых из памяти байтов (слов) информации.
На практике любой сеанс обмена данными с ВУ в режиме ПДП всегда инициируется программой, реализуемой процессором, и включает два следующих этапа.
На этапе подготовки ВУ к очередному сеансу обмена процессор в режиме программно-управляемого обмена опрашивает состояние ВУ (проверяет его готовность к обмену) и посылает в ВУ команды, обеспечивающие его подготовку к обмену.
- Предыдущая
ПВЭМ ЧРВ
Следующая -
Контроллер прерываний

Похожие презентации

История развития телевидения как средства массовой информации
Духовная культура
Проектно-исследовательская работа «Народная кукла-мотанка»
Гастрономический туризм
Коробки передач
Презентация "Опера. Самый значительный жанр вокальной музыки" - скачать презентации по МХК
Презентация к уроку математики Тема урока: Случаи сложения вида 37+53 Учитель Николаеве Е.В. МОУ СОШ сУрицкое
Оборудование для зарядки ВВ ANOL CC
Анализ и выбор методов построения базы знаний в целях идентификации и классификации товаров ТНВЭД ТС "Дерево вывода"
Русские народные промыслы
Устное народное творчество
Формирование.
Tipuri de realități in vizualizarea arhitecturală
Управление формированием и развитием организационной культуры
Механіка
Wartość
Виды и формы бизнеса Подготовил: Ученик 8 класса В Аксёнов Григорий
Фазы развития и поражающие факторы чрезвычайных ситуаций природного дорожно-транспортного, взрыво- и пожароопасного характера
Основы дизайна в полиграфии и издательском деле. Роль цвета в полиграфии. Распространенные ошибки дизайнеров
Романский и готический стиль в архитектуре Западной Европы
Презентация____
Нанотрубки и родственные структуры
Тасымалдаушы машиналар
Растения - презентация для начальной школы_
Искусство учить Учитель истории и обществознания МБНОУ «Лицей №3 (искусств)» Хрупова Анастасия Викторовна
Китай
Сравнительное правоведение. Чиркин Вениамин Евгеньевич
Фентези Лига чемпионов football
Вы можете прислать нам Вашу презентацию и мы опубликуем ее на сайте.
Обратная связь
Для правообладателей
Email: Нажмите что бы посмотреть