Механизм реализации внешних прерываний

ЗПn.

ЗП1

 

РПn

РП1

 

 

Существуют i линий запросов на прерывание, к каждой линии может быть подключено несколько внешних устройств (n). Каждая линия имеет свой уровень приоритета. Все внешние устройства, подключенные к одной линии, имеют одинаковый приоритет, соответствующий данной линии запроса на прерывание.

Если внешнее устройство выставило запрос на прерывание, то в ЦП сравнивается приоритет запроса на прерывание и приоритет обрабатываемой программы.

Если приоритет запроса на прерывание выше, то происходит прерывание выполняемой программы в ЦП. При этом по соответствующей линии разрешения прерывания подается сигнал разрешения прерывания. (Внешние устройства подключаются к линии запроса на прерывание и к линии разрешения с одинаковыми номерами).

Все устройства, подключенные к данной линии разрешения прерывания, сканируют сигнал разрешения прерывания, и то устройство, которое выставило запрос при обнаружении сигнала разрешения прерывания, передает в ЦП адрес вектора прерывания. В ЦП вектор состояния упаковывается в стек, а на основании полученного адреса вектора прерывание начинает выполняться программа обработки прерывания.

 

Классификация внешних прерываний

По числу линий запросов на прерывание различают:

• одноуровневые системы прерываний;
• многоуровневые системы прерываний.

В одноуровневых системах прерывания существует одна линия (шина) запроса и одна линия (шина) разрешения прерывания.

В многоуровневых системах существуют несколько линий (шин) запросов и разрешений прерывания.

Если к одной линии разрешения прерывания подключено несколько устройств, то системы можно классифицировать по следующему признаку:

• системы с фиксированным приоритетом;
• системы с плавающим приоритетом.

Системы с фиксированным приоритетом часто назначаются по следующему правилу: то устройство, которое физически ближе подключено к ЦП, имеет более высокий приоритет. В системах с плавающим приоритетом опрос устройств ведется в соответствии с приоритетом, который назначается программой.

 

 

Раздел 7. Организация ввода-вывода в ЭВМ

 

Существуют 3 основных подхода к организации в/в:

1. Канальный в/в.
2. Магистральный в/в.
3. Радиальный в/в.

 

Проблематика ввода-вывода, взаимодействие ядра ЭВМ с периферийными устройствами

Канальный ввод/вывод

Каналы представляют собой специализированные процессоры, предназначенные специально для организации в/в, которые выполняют канальную программу.

ЦП инициирует в/в, а далее продолжает выполнять программу ЦП. Канал, восприняв запрос по в/в, функционирует параллельно с ЦП и занимается в/в информации. Таким образом, для этого класса систем обработка программ ЦП и организация в/в ведется параллельно.

 

Канальная команда

Поскольку канал предназначен для организации в/в, а не для обработки данных, то формат канальной команды в корне отличается от формата команды ЦП. Канальная команда содержит следующие поля:

1. КОП (код операции: чтение, запись).
2. Адрес начала массива, считываемого или записываемого в ОП.
3. Длина массива.
4. Специальные признаки.

УС(управляющее слово)

 

Признаки:

1-й признак - цепочка команд.

Когда ЦП инициирует в/в, то он передает номер канала и номер внешнего устройства, с которым необходимо произвести обмен.

Далее канал по отношению к этому внешнему устройству будет выполнять одну канальную программу (ряд канальных команд).

Если признак цепочки команд в некотором управляющем слове установлен в значение 1, то это будет означать, что следующее управляющее слово принадлежит данной канальной программе. Если признак цепочки команд = 0, то данная канальная команда является последней, следовательно, операция в/в завершена и канал посылает сигнал прерывания в ЦП, сигнализирующий завершение операции в/в.

2-й признак - цепочка данных. Используется в том случае, если одна и та же операция (например, чтение или записи) выполняется над разными фрагментами массива. Тогда в одну канальную команду объединяются несколько управляющих слов, которые будут иметь один и тот же КОП, но для каждого фрагмента будет свой адрес начала размещения данного фрагмента в ОП и длина фрагмента.

Для того, чтобы показать, что следующее управляющее слово принадлежит данной канальной команде, устанавливается признак цепочки данных=1

Выделяются 2 типа каналов:

Один тип каналов предназначен для работы с высокоскоростными устройствами и работает в монопольном режиме (селекторный).

Второй канал предназначен для работы с медленно действующими устройствами. Работает в режиме разделения времени. Называется мультиплексный канал.

При обслуживании высокоскоростных устройств канальная программа выполняется с начала до конца для одного вычислительного устройства

В мультиплексном канале параллельно обслуживается несколько внешних устройств, каждое по своей канальной программе. При этом выделяется для каждого внешнего устройства сеанс связи, в течении которого с данным внешним устройством канал обменивается порцией информации. Таким образом, сеансы связи для разных внешних устройств чередуются во времени.