Конспект лекций для студентов специальности 5В070200 Автоматизация и управление Алматы 2015
жүктеу/скачать 0,92 Mb. Pdf көрінісі
|
|
Лекция №4. Прерывания Цель: ознакомиться с механизмом прерываний, используемым в операционных системах. Прерывания представляют собой механизм, позволяющий координировать параллельное функционирование отдельных устройств вычислительной системы и реагировать на особые состояния, возникающие при работе процессора, т.е. – это принудительная передача управления от выполняемой программы к системе (а через нее – к соответствующей программе обработки прерывания), происходящая при возникновении определенного события. Основная цель введения прерываний – реализация асинхронного режима функционирования и распараллеливание работы отдельных устройств вычислительного комплекса. Механизм прерываний реализуется аппаратно-программными средствами. Структуры систем прерывания (в зависимости от аппаратной архитектуры) могут быть самыми разными, но имеют одну общую особенность – прерывание непременно влечет за собой изменение порядка выполнения команд процессором. 15 Механизм обработки прерываний независимо от архитектуры вычислительной системы подразумевает выполнение некоторой последовательности действий: - шаг 1: установление факта прерывания (прием сигнала запроса на прерывание) и идентификация прерывания; - шаг 2: запоминание состояния прерванного процесса вычислений. Состояние процесса выполнения программы определяется значением счетчика команд, содержимым регистров процессора, а также может содержать спецификацию режима и другую информацию; - шаг 3: управление аппаратно передается на подпрограмму обработки прерывания. В простейшем случае в счетчик команд заносится начальный адрес подпрограммы обработки прерываний, а в соответствующие регистры – информация из слова состояния; - шаг 4: сохранение информации о прерванной программе, которую не удалось спасти (на шаге 2) с помощью аппаратуры; - шаг 5: собственно выполнение программы, связанной с обработкой прерывания. Эта работа может быть выполнена той же подпрограммой, на которую было передано управление на шаге 3, но в ОС достаточно часто она реализуется путем последующего вызова соответствующей подпрограммы; - шаг 6: восстановление информации, относящейся к прерванному процессу (этап, обратный шагу 4); - шаг 7: возврат в прерванную программу. Шаги 1-3 реализуются аппаратно, шаги 4-7 – программно. На рисунке 4.1 показано, что при возникновении запроса на прерывание естественный ход вычислений нарушается и управление передается на программу обработки возникшего прерывания. При этом средствами аппаратуры сохраняется (с помощью механизмов стековой памяти) адрес той команды, с которой следует продолжить выполнение прерванной программы. После выполнения программы обработки прерывания управление возвращается на прерванную ранее программу посредством занесения в указатель команд сохраненного адреса команды, которую нужно было бы выполнить, если бы не возникло прерывание. Однако такая схема используется только в самых простых программных средах. В мультипрограммных ОС обработка прерываний происходит по более сложным схемам. Главные функции механизма прерываний: 1) распознавание или классификация прерываний; 2) передача управления соответствующему обработчику прерываний; 3) корректное возвращение к прерванной программе. Переход от прерываемой программы к обработчику и обратно должен выполняться как можно быстрей. Одним из самых простых и быстрых методов является использование таблицы, содержащей перечень всех допустимых прерываний и адреса соответствующих обработчиков. Для корректного возвращения к прерванной программе перед передачей 16 управления обработчику прерываний содержимое регистров процессора запоминается либо в памяти с прямым доступом, либо в системном стеке (system stack). Рисунок 4.1 - Обработка прерывания Прерывания, возникающие при работе вычислительной системы, можно жүктеу/скачать 0,92 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|