Основные определения и характеристики
Работу вычислительной системы можно представить как последовательность программно-определяемых (порождаемых программой и возможные моменты появления которых известны) и программно-независимых (вызванных посторонними от программы источниками или моменты возникновения которых неизвестны) событий.
События, происходящие вне процессора, как правило, программно-независимые (выход параметров объекта за дозволенные пределы, запросы оператора и т. д.) и происходят асинхронно. То же относится и к периферийным устройствам, работающим одновременно с выполнением программы в процессоре, хотя начало их работы и задает процессор, однако окончание ее и последовательность операций неизвестны.
События, происходящие внутри процессора, могут быть двух типов. Последовательность арифметических операций определяется программой, в то время как особые ситуации (переполнение, попытка деления на нуль и т.д.) зависят от сочетания операндов и предусмотреть их во время программирования практически невозможно. ВС, вообще говоря, должна реагировать на любые события, которые могут повлиять на процесс вычислений. В случае программно-определяемых событий для этого достаточно иметь специальный набор команд (переход по нулю, по знаку и т. д.). Если же события программно-независимые, то, как правило, неэффективно использовать обычные программные методы для их опознания.
Предположим, что мы ввели команду перехода по какому-нибудь программно-независимому событию, тогда
* неясно, когда это событие произойдет;
* неясно, как часто следует вставлять в программу команду перехода по данному событию.
Повторение периодической проверки выполнения требуемого условия называют "сканированием входов". Если сканирование производится, например, через 25 команд, то объем памяти для программы увеличивается на 4 %, а реакция на событие может произойти с большой задержкой (максимум через 25 команд).
При большом количестве проверяемых условий это сильно затрудняет работу программиста.
Чтобы ВС могла реагировать на программно-независимые события при минимальных усилиях программиста и максимально возможном быстродействии, ее надо снабдить дополнительными аппаратно-логическими средствами, совокупность которых называют системой прерывания программ (СПП).
Определение. Прерывание программы – это свойство ВС при возникновении особых событий временно прекратить выполнение текущей программы и передать управление программе, специально предусмотренной для обработки данного события.
 |
Рис 6.1. Временная диаграмма прерывания
Так как функции по сохранению и восстановлению состояния прерванной программы возлагаются на саму прерывающую программу, то последняя должна состоять из трех частей: подготовительной и восстановительной, обеспечивающих переход к нужной программе, и собственно прерывающей программы.
По окончании работы прерывающей программы переход может быть осуществлен либо к прерванной программе, либо к другой прерывающей программе.
Так как всевозможные запросы на прерывание вырабатываются независимо и асинхронно, то возможны такие ситуации:
* приход запросов последовательный;
* одновременный приход нескольких запросов;
* приход запроса во время выполнения прерывающей программы.
Следовательно, должен быть организован порядок, в котором поступившие запросы удовлетворяются. Если в ВС имеются средства для обслуживания запросов в порядке присвоенного им приоритета, то такие системы прерывания называются приоритетными.
СПП, как правило, выполняют следующие основные функции:
· организуют вход в прерывающую программу;
· осуществляют приоритетный выбор между запросами прерывания;
· обеспечивают возврат к прерванной программе и программное изменение приоритетов программ.
