24515

Мультипрограммирование на основе прерываний. Механизм прерываний

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

Мультипрограммирование на основе прерываний. Механизм прерываний.Мультипрограммирование на основе прерываний. Назначение и типы прерываний.

Русский

2013-08-09

25.58 KB

37 чел.

Вопрос 20. Мультипрограммирование на основе прерываний. Механизм прерываний.

§4.3.1.Мультипрограммирование на основе прерываний.

Назначение и типы прерываний.

Прерывания представляют собой механизм, позволяющий координировать параллельное функционирование отдельных устройств вычислительной системы и реагировать на особые состояния, возникающие при работе процессора. Прерывание – это принудительная передача управления от выполняемой программы к системе (а через нее – к соответствующей программе обработки прерывания), происходящая при возникновении определенного события.

Переключение по прерыванию отличается от переключения, которое происходит по команде безусловного или условного перехода, предусмотренной программистом в потоке команд приложения. Переход по команде происходит в заранее определенных программистом точках программы. Прерывание же происходит в произвольной точке потока команд программы, которую программист не может прогнозировать. Сходство прерываний с процедурами состоит в том, что в обоих случаях выполняется некоторая подпрограмма, обрабатывающая специальную ситуацию, а затем продолжается выполнение основной ветви программы.

В зависимости от источника прерывания делятся на три больших класса: внешние, внутренние и программные.

Внешние (аппаратные) прерывания могут формироваться в результате действий пользователя или аппаратных устройств, например, контроллеров внешних устройств ввода-вывода, датчиков. Данный класс прерываний является асинхронным по отношению к потоку инструкций прерываемой программы. Аппаратура процессора работает так, что асинхронные прерывания возникают между выполнением двух соседних инструкций, при этом система после обработки прерывания продолжает выполнение процесса, уже начиная со следующей инструкции.

Внутренние прерывания, называемые также исключениями (exeption), происходят синхронно выполнению программы при появлении аварийной ситуации в ходе исполнения некоторой инструкции программы. Примерами исключений являются деление на ноль, ошибки защиты памяти, обращения по несуществующему адресу и т. п. Исключения возникают непосредственно в ходе выполнения тактов команды («внутри» выполнения).

Программные прерывания отличаются от предыдущих двух классов тем, что они по своей сути не являются «истинными» прерываниями. Программное прерывание возникает при выполнении особой команды процессора, выполнение которой имитирует прерывание, то есть переход на новую последовательность инструкций.

Прерываниям приписывается приоритет, с помощью которого они ранжируются по степени важности и срочности (рис. 4.7).

Прерывания обычно обрабатываются модулями операционной системы, так как действия, выполняемые по прерыванию, относятся к управлению разделяемыми ресурсами ВС. Процедуры, вызываемые по прерываниям, обычно называют обработчиками прерываний или процедурами обслуживания прерываний (Interrupt Service Routine, ISK). Аппаратные прерывания обрабатываются драйверами соответствующих внешних устройств, исключения – специальными модулями ядра, а программные прерывания – процедурами ОС, обслуживающими системные вызовы. Кроме этих модулей в операционной системе может находиться так называемый диспетчер прерываний, который координирует работу отдельных обработчиков прерываний.

Рис. 4.7. Распределение прерываний по уровням приоритета

§4.3.2.Механизм прерываний.

Механизм прерываний реализуется аппаратно-программными средствами. Структуры систем прерывания (в зависимости от аппаратной архитектуры) могут быть самыми разными, но все они имеют одну общую особенность – прерывание непременно влечет за собой изменение порядка выполнения команд процессором.

Механизм обработки прерываний независимо от архитектуры вычислительной системы включает следующие элементы:

1. Установление факта прерывания (прием сигнала на прерывание) и идентификация прерывания (в операционных системах иногда осуществляется повторно, на шаге 4).

2. Запоминание состояния прерванного процесса. Состояние процесса определяется значением счетчика команд (адресом следующей команды), содержимым регистров процессора и другой информацией.

3. Управление аппаратно передастся подпрограмме обработки прерывания. В простейшем случае в счетчик команд заносится начальный адрес подпрограммы обработки прерываний, а в соответствующие регистры – информация из слова состояния.

4. Сохранение информации о прерванной программе, которую с помощью действий аппаратуры не удалось спасти на шаге 2.

5. Обработка прерывания. Эта работа может быть выполнена той же подпрограммой, которой было передано управление на шаге 3, но в ОС чаще всего она реализуется путем последующего вызова соответствующей подпрограммы.

6. Восстановление информации, относящейся к прерванному процессу (этап, обратный шагу 4).

7. Возврат в прерванную программу.

Шаги 1-3 реализуются аппаратно, а шаги 4-7 – программно. Аппаратная поддержка прерываний зависит от типа процессора и аппаратных компонентов, передающих сигнал запроса прерывания от внешнего устройства к процессору (контроллер внешнего устройства, шины подключения внешних устройств, контроллер прерываний, являющийся посредником между сигналами шины и сигналами процессора). Особенности аппаратной реализации прерываний оказывают влияние на средства программной поддержки прерываний, работающие в составе ОС.

Существуют два основных способа, с помощью которых шины выполняют прерывания: векторный и опрашиваемый. В обоих способах процессору предоставляется информация об уровне приоритета прерывания на шине подключения внешних устройств. В случае векторных прерываний в процессор передастся также информация о начальном адресе программы обработки возникшего прерывания – обработчика прерываний.

Устройствам, которые используют векторные прерывания, назначается вектор прерываний. Он представляет собой электрический сигнал, выставляемый на соответствующие шины процессора и несущий информацию о закрепленном за данным устройством номере, который идентифицирует соответствующий обработчик прерываний. Этот вектор может быть фиксированным, конфигурируемым (например, с использованием переключателей) или программируемым.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

54337. Методичний конструктор як техніка підготовки педагогів до впровадження директивних інновацій 59.5 KB
  Цей методичний захід має бути необхідний закладу та учителям легкий у виконанні не обтяжуючий учасників заходу і водночас корисний Для цього треба не забувати про особливості навчання дорослих людей які мають свій досвід свої погляди на себе та оточуючий світ на розвиток себе в професії і суспільстві. Подруге підійдіть до розробки заходу дуже ретельно хоча на сучасному етапі саме розробка дійсно якісного методичного заходу не завжди є проблемою для цього є маса літератури з даного приводу але до технік що обираються треба...
54338. Використання методу проектів на уроках інформатики 187 KB
  Тема: Комп’ютерні презентації Проект: Я інформую Тип проекту : інформаційнотворчий. Очікуваний результат: створення презентації засобами MS PowerPoint. Порада Перед створенням презентації бажано: Визначити тему та призначення презентації Створити схему сценарій презентації Спланувати зміст усіх слайдів їх стиль. ДОДАТКОВІ ВИМОГИ ДО ЗМІСТУ ПРЕЗЕНТАЦІЇ ЗА Д.
54339. ВИКОРИСТАННЯ ПРОЕКТНИХ ТЕХНОЛОГІЙ НА УРОКАХ МАТЕМАТИКИ ЯК ЗАСІБ АКТИВІЗАЦІЇ ПІЗНАВАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ УЧНІВ 107.5 KB
  Дуже важливою також є структуризація змістовної частини проекту із зазначенням поетапних результатів. Необхідною складовою методики здійснення проектної діяльності є складання загальної моделі що розглядається як умовний образ схема кінцевого результату проекту. Першим із них передбачено виконання завдань навчального проекту та здійснення презентації кінцевого інтелектуального матеріального продукту безпосередньо на уроці або під час проведення серії уроків з певної теми. Водночас педагогічна функція вчителя ускладнюється порівняно з...
54340. Метод проектів на уроках інформатики 78.5 KB
  Історія виникнення методу проектів Місце методу проектів у навчальному процесі Формування проектних компетенцій Метод проектів на уроках інформатики Висновки Використані джерела Вступ Сучасну практичну діяльність людства науковотехнічний та культурний прогрес у різних сферах суспільного буття неможливо уявити без проектування і проектів. Історія виникнення методу проектів Використання у навчальновиховному процесі методу проектів не є новим для українських шкіл. Першим увів поняття метод проектів...
54341. Культура Европы в XX - начале XXI вв.: противоречия и проблемы 28.21 KB
  Таким образом процесс подготовки и проведения такого учебного занятия как комбинированный урок увлекает студентов активизирует их достаточно свободно пользоваться простыми языковыми средствами в основных видах речевой деятельности: говорении аудировании чтении и письме. ФГОУ СПО Чебоксарский техникум строительства и городского хозяйства МЕТОДИЧЕСКАЯ КАРТА ЗАНЯТИЯ Дисциплина: Английский язык Группа: С41 Преподаватель: Бутакова Л. Тема занятия: Строительство зданий и сооружений Тип и вид занятия: комбинированный Цели занятия...
54342. Методические основы использования прикладного ПО на уроках в школе 111.5 KB
  Деление на группы производят либо по способностям либо случайным образом например по партам или по алфавиту. В этом случае как правило формируются разно уровневые группы в которых быстро определяются лидеры и аутсайдеры. Гузеев предложил различать группы выравнивания поддержки и развития. Группы выравнивания состоят из учащихся с различной успеваемостью и ориентированы на достижение всех ее участников обязательного уровня образования; группы поддержки однородны по успеваемости; в группах развития ученики более высокого уровня...
54343. Дмитриу Донской. Куликовская битва 83 KB
  Что позволило Дмитрию Ивановичу открыто выступить против монголотатар и разгромить их 12 октября 1350 года у московского удельного князя Ивана родился сын которого окрестили Дмитрием. Дмитрия Московского сумели получить для своего князя ярлык. Разведка великого князя донесла что Мамай собрав войско уже три недели ждал на Дону Ягайло Литовского.
54344. Сучасний урок - джерело творчості вчителя 2.78 MB
  €œТестові завдання з геометрії. клас із використанням тестуючого комплексу MIFTests. Кожен вчитель є справжнім керівником дитячого колективу діти визнають своїх педагогів за лідерів та активно співпрацюють із ними а це означає: вчитель має власний педагогічний імідж свій особливий педагогічний почерк він – конкурентоспроможний компетентний фахівець. МАТЕМАТИКА ТА ІТК У сучасному світі потреба в комп’ютерних технологіях постійно зростає – вони необхідні і вдома і на робочому місці. Систематичне використання...
54345. Комплекс игр и упражнений «Биоэнергопластика» в коррекционной работе с детьми-логопатами 717 KB
  Поражение верхней височной извилины приводит к тому что человек слышит слова но не понимает их смысла так как в зоне Вернике как в своеобразной картотеке хранятся все усвоенные человеком слова точнее их звуковые образы и он всю жизнь пользуется этой картотекой. Если произошло поражение этой зоны то хранящиеся там звуковые образы слов распадаются человек перестает понимать слова. При нормальном слухе он остается глухим к словам. Действительно левое полушарие отвечает: за движение правых конечностей и обеих рук за...