Управление прерываниями

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лекция

Управление прерываниями

1. Определение. Необходимость и использование прерываний. Типы прерываний

Прерывание - сигнал, заставляющий ЭВМ изменить обычный порядок выполнения потока команд.

Вызов прерывания похож на вызов подпрограммы.

Отличия:

вызов прерывания скрыт от текущего процесса

2) чаще привилегии процесса и обработчика отличаются

Без использования прерываний при работе с ПУ (rolling - периодический опрос) при слишком частом или редком опросе возникают потери либо процессорного времени, либо ПУ времени. Прерывания не имеют таеого недостатка.

Прерывания можно разделить на 2 класса:

внутренние

внешние

Внешние - (асинхронные) при I/O срабатывании, таймеры и т.д..

Внутренние возникают при внештатных ситуациях (переполнение, div 0, неверная команда и т.д.) .

В некоторых ситуациях могут существовать привилегированные команды доступные только ОС. Доступ к ним можно получить при помощи программного вызова прерывания.

2. Процессорная обработка прерываний

Процесс можно разделить на 5 стадий:

Необходимость решить, когда нужно дисксировать прерывания:

Немедленно (без ожидания завершения текущей команды). Хорошо для критичных по времени событий.

Просто, но нехорошо. Может быть промежуточный вариант: часть так, часть иначе.

Запоминается состояние текущего процесса, которое определяется счетчиком команд, словом состояния машины, процессора и т.д.. На некоторых ЭВМ они организуются аппаратно. Если нужно организовать сохранение больших объемов: часть аппаратно, а часть программно.

В счетчик команд заносить фиксированный адрес.

Выполнение обработчика.

Возобновление нормальной работы.

Обычно 3 первые шага реализуются аппаратно, а 4 и 5 програмно.

Обработчики могут быть самыми разными по сложности от установки флага события до повторного чтения данных с ВЗУ при ошибке. Некоторые прерывания должны обрабатываться быстро, поэтому их обработчики должны постоянно находится в ОЗУ. Если их размер велик или/и их много, то будет переход памяти. В этом случае обработчик делится на 2 части - резидентную и транзитную, которые на диске.

3. Многократные прерывания

Что делать, если срабатывают одновременно 2 прерывания, или во время время обработки первого срабатывает второе. Существует 2 подхода:

исходя из определения нелогично прерывать обработчик для обработки для другого прерывания. Однако это нехорошо для критичных по времени обработчиков. Например при обработке ошибке I/O можно многократно потерять информацию от системных часов.

Обработчик рассматривается как обычный процесс

Такие вложенные прерывания называют многократными. Здесь есть недостатки. Если при переходе по обработчику вся информация 2-й стадии предыдущего пункта сохранилась в стеке текущего процесса, он может переполниться и кроме того это “дыра” в системе защиты, позволяющая повыситьсвои привилегии. Поэтому данные при переходе сохраняются в специальной области памяти. Но для многократных прерываний каждый следующий обработчик будет затирать предыдущие данные.

В системе прерывания также применяется приоритет, на оновании которого из несколько одновременно возникших прерываний выбирается одно. Они могут быть реализованы аппаратно, либо программно.

Видов прерываний может быть много, и выделять каждому из них свой приоритет, особенно когда многие из них похожи, нецелесообразно. Поэтому их объеденяют в классы. Например: 1-й вызов программой ядра (ОС), 2-й пограммой прерываний, 3-й от таймера (прервнный таймер - аппаратный счетчик с занесением, с каждым тиком из него вычитается 1 и при 0 прерывается ), 4-й прерывание I/O. Приоритет понижается с ростом номера класса. В этом примере приоритет определяет PSP, который часто состоит из отдельных полей.

MODE - однобитовое поле, которое определяет в каком режиме находится процессор.

ID - идентификатор текущего процесса.

KODE - код прерывания, для каждого класса содержит свою интерпретацию(1-й номер запроса, 2-й номер ошибки, 4-й номер перифирийного устройства).

MASK - 4 бита (в нашем примере) каждый должен соответствовать одному классу прерывания. Если бит в 1 - прерывание данного класса не распознается. При этом MASK распознает приоритет. В пределах одного приоритета необходимо помнить о существовании других прерываний, особенно для данных обработки или обработки 2 го уровня. В этом случае обработчик может изменять маску.

прерывание сигнал команда контроллер

4. Система прерываний в ПК IBM

Каждый контроллер обслуживает 8 маскируемых аппаратных прерываний. За каждым прерыванием закреплен свой вектор и приоритет:

INT8 - IRQ0

INT9 - IRQ1 клавиатура

INT0А - IRQ2 видеоадаптер

INT0В - IRQ3 COM2

INT0C - IRQ4 COM1

INT0D - IRQ5 HD1

INT0E - IRQ6 FD

INT0F - IRQ7 LPT1

В АТ прерывания включены каскадно:

INT70н - IRQ8 - RTC

INT70н - IRQ9

INT70н - IRQ10 резерв

INT70н - IRQ11

INT70н - IRQ12 мышь PS/2

INT70н - IRQ13 ошибка сопроцессора

INT70н - IRQ14 HD

INT70н - IRQ15 резерв

Все можно запретить CLI.

Кроме того можно замаскировать отдельные аппаратные прерывания IMR для Slave port -71H для Master -- 21H.

Приоритет и вектора прерываний можно изменять, программируя контроллер 8259А.

INT 2 -- от NMI (ЦП) запретить нельзя. Используется для отслежки системных ошибок: сбой по питанию, сбой паритета памяти и т.д. иногда используется отладчиками.

Размещено на Allbest.ru