Общие принципы организации системы прерывания программ. Характеристики системы прерывания

Во время работы ЭВМ внутри нее самой или во внешней среде могут возникнуть события, требующие немедленных ответных действий.

Прерывание программы - это способность ЭВМ при возникновении ситуаций требующих немедленной реакции прекратить выполнение текущей программы и передать управление программе, реализующей реакцию ЭВМ на возникшую ситуацию. Устройства, требующие вмешательства ЭВМ называются источниками прерываний. Каждое событие, требующее прерывание, сопровождается сигналом, который называется запросом прерывания. Программу, затребованную запросом прерывания, называют прерывающей программой.

Реакция ЭВМ состоит в том, что процессор формирует управляющий сигнал, требуемый прекращения выполнения текущей Программы, а затем формирует управляющий сигнал перехода к обработке другой программы, соответствующей происходящему Событию. По завершении этой программы ЭВМ возвращается к выполнению текущей программы.

Запросы прерывания могут возникать внутри ЭВМ или во внешней среде. Внутри: это запросы при попытке деления на ноль, при выходе из установленной для программы области памяти и т.д. Внешни е: запросы во внешней среде возникают от других ЭВМ и т.д.

Возможность прерывания программ. позволяет эффективно использовать производительность процессора при наличии протекающих параллельно процессов, требующих вмешательство ЦП.

Т.о. чтобы ЭВМ могла реализовывать прерывание программы с высоким быстродействием, необходимы аппаратные и программные средства, совокупность которых называется системой прерывания программ.

В качестве аппаратных средств используется блок прерывания. Программные средства- специальные программы, каждая из которых соответствует определенному прерванию.

Основные функции системы прерывания:

1) Запоминание состояние прерываемой программы и переход к прерывающей.

2) Восстановление состояния прерванной программы и переход к ней.

При наличии нескольких источников запросов прерывания между ними устанавливается приоритетное отношение, которые определяют какой из поступивших запросов подлежит обработке в первую очередь и устанавливает имеет ли право данный запрос прерывать ту или иную программу.

Характеристики системы прерывания:

1) Общее число запросов прерывания – число входов в систему прерывания.

2) Время реакции- время между появлением запроса прерывания и моментом прерывания текущей программы.

3) Затраты времени на переключение программ- равны суммарному времени на запоминание и восстановление состояния программы.

4) Глубина прерывания – максимальное число программ, которые могут прерывать друг друга.

5) Число уровней прерывания- В ЭВМ число запросов прерывания превышает несколько сотен. В этом случае запросы подразделяют на несколько классов или уровней прерывания. Совокупность запросов, инициализирующих одну и туже прерывающую программу образуют класс или уровень прерывания.

Организация перехода к прерывающей программе

Вектор начального состояния прерывающей программы называют вектором прерывания. Он содержит всю необходимую Информацию для перехода к прерывающей программе, в том числе ее начальный адрес. Каждому запросу (уровню) прерывания соответствует свой вектор прерывания, способный инициировать выполнение соответствующей прерывающей программы. Векторы Прерывания обычно находятся в специально выделенных фиксированных ячейках памяти (стеке).

При векторном прерывании каждому запросу прерывания или, другими словами, устройству — источнику прерывания, соответствует Переход к начальному адресу соответствующей прерывающей программы, задаваемому вектором прерывания.