Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
46. Назначение системы прерываний ЭВМ. Синхронные и асинхронные, внутренние и внешние прерывания.
Прерывания являются основной движущей силой любой операционной систе мы. Периодические прерывания от таймера вызывают смену процессов в мультипрограммной ОС, а прерывания от устройств ввода-вывода управляют потоками данных, которыми вычислительная система обменивается с внешним миром.
Система пре рываний переводит процессор на выполнение потока команд, отличного от того, который выполнялся до сих пор, с последующим возвратом к исходному коду. Прерывание происходит в произвольной точке потока команд программы, которую программист не может прогнозировать. Прерывание возни кает либо в зависимости от внешних по отношению к процессу выполнения про граммы событий, либо при появлении непредвиденных аварийных ситуаций в процессе выполнения данной программы. Сходство прерываний с процеду рами состоит в том, что в обоих случаях выполняется некоторая подпрограмма, обрабатывающая специальную ситуацию, а затем продолжается выполнение ос новной ветви программы.
В зависимости от источника прерывания делятся на три больших класса:
- внешние;
- внутренние;
- программные.
Внешние (аппаратные) прерывания могут возникать в результате действий пользователя или оператора за терминалом или же в результате поступления сигналов от аппарат ных устройств – сигналов завершения операций ввода-вывода, вырабатываемых контроллерами внешних устройств компьютера, такими, как принтер или нако питель на жестких дисках, или же сигналов от датчиков управляемых компьюте ром технических объектов. Внешние прерывания называют также аппаратными, отражая тот факт, что прерывание возникает вследствие подачи некоторой аппа ратурой (например, контроллером принтера) электрического сигнала, который передается (возможно, проходя через другие блоки компьютера, например кон троллер прерываний) на специальный вход прерывания процессора. Данный класс прерываний является асинхронным по отношению к потоку инструкций преры ваемой программы. Аппаратура процессора работает так, что асинхронные пре рывания возникают между выполнением двух соседних инструкций, при этом система после обработки прерывания продолжает выполнение процесса уже на чиная со следующей инструкции.
Внутренние прерывания, называемые также исключениями (exception), происхо дят синхронно выполнению программы при появлении аварийной ситуации в ходе исполнения некоторой инструкции программы. Примерами исключений явля ются деление на нуль, ошибки защиты памяти, обращения по несуществующему адресу, попытка выполнить привилегированную инструкцию в пользовательском режиме и т. п. Исключения возникают непосредственно в ходе выполнения так тов команды (“внутри” выполнения).
Программные прерывания отличаются от предыдущих двух классов тем, что они по своей сути не являются “истинными” прерываниями. Программное прерыва ние возникает при выполнении особой команды процессора, выполнение которой имитирует прерывание, т.е. переход на новую последовательность инструк ций. Причины использования программных прерываний вместо обычных инст рукций вызова процедур будут изложены ниже, после рассмотрения механизма прерываний.
Прерываниям приписывается приоритет, с помощью которого они ранжируются по степени важности и срочности. О прерываниях, имеющих одинаковое значе ние приоритета, говорят, что они относятся к одному уровню приоритета преры ваний.
Прерывания обычно обрабатываются модулями операционной системы, так как действия, выполняемые по прерыванию, относятся к управлению разделяемыми ресурсами вычислительной системы – принтером, диском, таймером, процессо ром и т. п. Процедуры, вызываемые по прерываниям, обычно называют обработ чиками прерываний, или процедурами обслуживания прерываний (Interrupt Service Routine, ISR). Аппаратные прерывания обрабатываются драйверами соответствую щих внешних устройств, исключения – специальными модулями ядра, а про граммные прерывания – процедурами ОС, обслуживающими системные вызовы. Кроме этих модулей, в операционной системе может находиться так называемый диспетчер прерываний, который координирует работу отдельных обработчиков прерываний.