Особенности систем прерывания малых ЭВМ

Во многих малых ЭВМ, микропроцессорах и построенных на микропроцессорах микроЭВМ реализованы многоуровневые векторные системы прерывания с порогом прерывания и с использованием стековой памяти в процедурах перехода к прерывающей программе и возврата к прерванной программе.

Векторная система прерывания в малых машинах СМ ЭВМ

Рассмотрим особенности системы прерывания малых и микроЭВМ, в которых используется интерфейс «Q-шина».

Запросы прерываний. Запросы внешних прерываний генери­руются периферийными устройствами, подсоединенными к ин­терфейсу «Q-шина». На рис. 9.30 представлены варианты схем присоединения периферийных устройств и процессора (схемы арбитража) к линиям сигналов запросов и разрешения пре­рывания и прямого доступа к памяти. Имеется четыре уровня приоритета запросов прерывания — с четвертого по седьмой (в порядке возрастания). Еще более высокий (восьмой) уровень приоритета имеют запросы прямого доступа к памяти. Каждый уровень обслуживает своя линия запросов прерывания ЗП_i„ к которой параллельно (по схеме ИЛИ) подсоединяются ПУ со­ответствующего уровня приоритета. Имеется одна линия для выдаваемого арбитром сигнала разрешения прерывания РП, проходящая последовательно через все ПУ с приоритетом от четвертого до седьмого. Кроме того, имеется отдельная линия для сигнала разрешения прямого доступа к памяти РПД, также проходящая последовательно через все ПУ, подключенные к линии запросов прямого доступа ЗПД.

При наличии одной линии разрешения прерывания для вы­деления устройства, которому разрешается прерывание, исполь­зуется цепочечный метод, при этом возможны два варианта схем прерывания с позиционно зависимым (рис 9 30, а) и с позиционно независимым приоритетом (рис 9.30,6). В позиционно-зависимой схеме устройства под­соединяются к процессору, точнее, к линии РП в порядке убыва­ния приоритета. Если это неудобно, может применяться позиционно-независимая схема, в которой благодаря дополнитель­ным связям при появлении ЗП на линиях более высокого приоритета выставившие ЗП устройства меньшего приоритета игнорируют сигнал разрешения прерывания и пропускают его на соседние устройства. Во второй схеме позиционность сохраня­ется только в отношении устройств, имеющих одинаковый прио­ритет. Из них преимущественное право на прерывание имеет устройство, расположенное электрически ближе к процессору.

Схема Арбитр из выставленных запросов выделяет запрос старшего уровня приоритета и сравнивает его уровень с приори­тетом процессора, т.е. с программно- устанавливаемым в регистре слова состояния процессора порогом прерывания (может принимать значения 4—7). Если уровень наиболее приоритетно­го из выставленных запросов прерывания превышает порог прерывания, арбитр (процессор) после завершения выполнения текущей команды выдает сигнал разрешения прерывания на линию РП. Этот сигнал поступает в первое по пути его прохож­дения выставившее запрос (и не заблокированное в схеме рис 9 30, б) устройство, которое прекращает дальнейшее рас­пространение сигнала РП.

Устройство, пославшее ЗП_i и получившее разрешение на прерывание, передает в процессор адрес соответствующего век­тора прерывания. Процессор, получив адрес вектора прерыва­ния, помещает в стек, т. е. в ячейки памяти, адресуемые указа­телем стека, два слова вектора состояния: сначала текущее слово состояния процессора (второе слово вектора состояния), затем первое слово — содержимое счетчика команд (продвину­тый адрес прерванной программы). Перед каждой передачей в стек значение указателя стека уменьшается на два.

Далее в счетчик команд из ячейки, хранящей первое слово вектора прерывания, передается начальный адрес прерывающей программы, а из следующей ячейки второе слово вектора пре­рывания заносится в регистр слова состояния процессора. В но­вом слове состояния процессора порог прерывания должен быть не меньше уровня приоритета принятого к обслуживанию запро­са, чтобы повторный запрос от этого источника прерывания не мог прервать выполняемую прерывающую программу. Управле­ние переходит к программе обработки прерывания, заданной вектором прерывания. Если эта программа использует общие регистры, то она начинается с передачи их содержимого в стеко­вую память с помощью команд передачи с автодекрементной прямой адресации по регистру указателя стека.

Возврат к прерванной программе осуществляет заключи­тельная часть прерывающей программы, в которой команды передачи данных с автоинкрементной прямой адресацией по указателю стека производят передачу из стека сохраненных в нем состояний общих регистров в соответствующие регистры. Последней командой прерывающей программы — командой «Возврат из прерываний»—.первое слово вектора состояния прерванной программы загружается из стека в счетчик команд, а второе слово — в регистр слова состояния процессора. Пере­дача каждого слова сопровождается увеличением УС на два. После этого восстанавливается выполнение прерванной про­граммы.

Имеются особенности в процедуре выполнения запросов пре­рываний ЗП8 (запросов прямого доступа к памяти). Их приори­тет всегда выше приоритета процессора. Поэтому в ответ на запрос ЗПД (ЗП8) сигнал разрешения РПД посылается не­медленно, даже если не завершено выполнение текущей ко­манды, и производится обмен данными между периферийным устройством и ОП без участия процессора.