Аппаратные прерывания PC,обрабатываемые BIOS. Общая характеристика.
БИЛЕТ N 1
Основные принципы работы ЦП. Машина фон Неймана.
Микропроцессор - центральная часть любой микропроцессорной системы (МПС) - включает в себя АЛУ и ЦУУ, реализующее командный цикл. МП может функционировать только в составе МПС, включающей в себя, кроме МП, память, устройства ввода/вывода, вспомогательные схемы (тактовый генератор, контроллеры прерываний и ПДП, шинные формирователи, регистры-защелки и др.).
В любой МПС можно выделить следующие основные части (подсистемы) :
· процессорный модуль;
· память;
· внешние устройства (внешние ЗУ + устройства ввода/вывода);
· подсистему прерываний;
· подсистему прямого доступа в память.
 |
Связь между процессором и другими устройствами МПС может осуществляться по принципам радиальных связей, общей шины или комбинированным способом. В однопроцессорных МПС, особенно 8- и 16-разрядных, наибольшее распространение получил принцип связи "Общая шина", при котором все устройства подключаются к интерфейсу одинаковым образом (Рис.1.1).
Рис.1.1. Структура МПС с интерфейсом "Общая шина"
Все сигналы интерфейса делятся на три основные группы - данных, адреса и управления. Многочисленные разновидности интерфейсов "Общая шина" обеспечивают передачу по раздельным или мультиплексированным линиям (шинам).
Обмен информацией по интерфейсу производится между двумя устройствами, одно из которых является активным, а другое - пассивным. Активное устройство формирует адреса пассивных устройств и управляющие сигналы. Активным устройством выступает, как правило, процессор, а пассивным - всегда память и некоторые ВУ.
|
|
|
Концепция "Общей шины" предполагает, что обращения ко всем устройствам МПС производится в едином адресном пространстве, однако, в целях расширения числа адресуемых объектов, в некоторых системах искусственно разделяют адресные пространства памяти и ВУ, а иногда даже и памяти программ и памяти данных.
Как известно, процессор является основным вычислительным блоком компьютера, в наибольшей степени определяющим его мощь. Процессор является устройством, исполняющим программу - последовательность команд (инструкций), задуманную программистом и оформленную в виде модуля программного кода. Чтобы понять, что делает процессор, рассмотрим его в окружении системных компонентов IBM PC-совместимого компьютера. Этой компьютерной архитектурой, естественно, не ограничивается сфера применения процессоров.
Всем известный IBM PC-совместимый компьютер представляет собой реализацию так называемой фон-неймановской архитектуры вычислительных машин. Эта архитектура была представлена Джоном фон-Нейманом еще в 1945 году и имеет следующие основные признаки. Машина состоит из блока управления, арифметико-логического устройства (АЛУ), памяти и устройств ввода/вывода. В ней реализуется концепция хранимой программы: программы и данные хранятся в одной и той же памяти.
|
|
|
Рис. 1.1 Архитектура фон-Неймана
Такт (clock tick) — промежуток времени, между последовательными сигналами синхронизации.\
Микропроцессор характеризуется:
1) тактовой частотой, определяющей максимальное время вы-
полнения переключения элементов;
2) разрядностью, т.е. максимальным числом одновременно обраба-
тываемых двоичных разрядов.
3) архитектурой
Аппаратные прерывания PC,обрабатываемые BIOS. Общая характеристика.
Прерывание можно рассматривать как некоторое особое событие в системе, требующее моментальной реакции.
Аппаратные прерывания вызываются физическими устройствами и приходят асинхронно. Эти прерывания информируют систему о событиях, связанных с работой устройств, например о том, что наконец-то завершилась печать символа на принтере и неплохо было бы выдать следующий символ, или о том, что требуемый сектор диска уже прочитан, его содержимое доступно программе.
|
|
|
Для того чтобы связать адрес обработчика прерывания с номером прерывания, используется таблица векторов прерываний, занимающая первый килобайт оперативной памяти - адреса от 0000:0000 до 0000:03FF. Таблица состоит из 256 элементов - FAR-адресов обработчиков прерываний. Эти элементы называются векторами прерываний. В первом слове элемента таблицы записано смещение, а во втором - адрес сегмента обработчика прерывания.
Часто при выполнении критических участков программ, для того чтобы гарантировать выполнение определенной последовательности команд целиком, приходится запрещать прерывания. Это можно сделать командой CLI. Ее нужно поместить в начало критической последовательности команд, а в конце расположить команду STI, разрешающую процессору воспринимать прерывания. Команда CLI запрещает только маскируемые прерывания, немаскируемые всегда обрабатываются процессором.
Если вы используете запрет прерываний с помощью команды CLI, следите за тем, чтобы прерывания не отключались на длительный период времени, так как это может привести к нежелательным последствиям. Например, будут отставать часы. Если вам надо запретить не все прерывания, а только некоторые, например, от клавиатуры, то для этого надо воспользоваться услугами контроллера прерываний.
|
|
|
Система приоритетов реализована на двух микросхемах Intel 8259 (для машин класса XT - на одной такой микросхеме). Каждая микросхема обслуживает до восьми приоритетов. Микросхемы можно объединять (каскадировать) для увеличения количества уровней приоритетов в системе.
Уровни приоритетов обозначаются сокращенно IRQ0 - IRQ15 (для машин класса XT существуют только уровни IRQ0 - IRQ7).
Для машин XT приоритеты линейно зависели от номера уровня прерывания. IRQ0 соответствовало самому высокому приоритету, за ним шли IRQ1, IRQ2, IRQ3 и так далее. Уровень IRQ2 в машинах класса XT был зарезервирован для дальнейшего расширения системы и, начиная с машин класса AT, IRQ2 стал использоваться для каскадирования контроллеров прерывания 8259. Добавленные приоритетные уровни IRQ8 - IRQ15 в этих машинах располагаются по приоритету между IRQ1 и IRQ3.
Приведем таблицу аппаратных прерываний, расположенных в порядке приоритета:
| Номер | Описание |
| 8 | IRQ0 - прерывание интервального таймера, возникает 18,2 раза в секунду. |
| 9 | IRQ1 - прерывание от клавиатуры. Генерируется при нажатии и при отжатии клавиши. Используется для чтения данных с клавиатуры. |
| A | IRQ2 - используется для каскадирования аппаратных прерываний в машинах класса AT. |
| 70 | IRQ8 - прерывание от часов реального времени. |
| 71 | IRQ9 - прерывание от контроллера EGA. |
| 72 | IRQ10 - зарезервировано. |
| 73 | IRQ11 - зарезервировано. |
| 74 | IRQ12 - зарезервировано. |
| 75 | IRQ13 - прерывание от математического сопроцессора. |
| 76 | IRQ14 - прерывание от контроллера жесткого диска. |
| 77 | IRQ15 - зарезервировано. |
| B | IRQ3 - прерывание асинхронного порта COM2. |
| C | IRQ4 - прерывание асинхронного порта COM1. |
| D | IRQ5 - прерывание от контроллера жесткого диска для XT. |
| E | IRQ6 - прерывание генерируется контроллером флоппи-диска после завершения операции. |
| F | IRQ7 - прерывание принтера. Генерируется принтером, когда он готов к выполнению очередной операции. Многие адаптеры принтера не используют это прерывание. |
Из таблицы видно, что самый высокий приоритет у прерываний от интервального таймера, затем идет прерывание от клавиатуры.
БИЛЕТ N 2
Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 205; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!