Лекция. Интерфейс микро-эвм работа микро-эвм сопровождается интенсивным обменом информацией между мп, зу и увв. Эффективность решения задачи микро-эвм в




Скачать 428,79 Kb.
НазваниеЛекция. Интерфейс микро-эвм работа микро-эвм сопровождается интенсивным обменом информацией между мп, зу и увв. Эффективность решения задачи микро-эвм в
страница1/3
Дата публикации02.08.2013
Размер428,79 Kb.
ТипЛекция
pochit.ru > Информатика > Лекция
  1   2   3


ЛЕКЦИЯ. ИНТЕРФЕЙС МИКРО-ЭВМ
Работа микро-ЭВМ сопровождается интенсивным обменом информацией между МП, ЗУ и УВВ. Эффективность решения задачи микро-ЭВМ в значительной мере определяется организацией этого обмена и структурой связей между МП, памятью и УВВ.

Система шин, вспомогательной аппаратуры и алгоритмов, реализованных на этом оборудовании, предназначенная для организации обмена между МП, памятью и УВВ, называется интерфейсом.

Для подсоединения к микро-ЭВМ УВВ каждому из них требуется схема сопряжения, называемая интерфейсом ввода-вывода. Интерфейс необходим для преобразования данных, передаваемых от периферии в МП и обратно.

Кроме того, при помощи интерфейса МП получает информацию о состоянии устройств и устраняет любые временные расхождения между работой ЭВМ и периферийного устройства.
6.1. Интерфейс 8-разрядного МП
В качестве примера рассмотрим МП КР580ВМ80.

В состав интерфейса МП входят трехстабильная 16-разрядная шина адреса А15-А0, трехстабильная двунаправленная 8-разрядная шина данных D7 – D0, две линии двухфазной синхронизации φ1, φ2 и шина управления, состоящая из десяти линий, из которых четыре входных и шесть выходных.

Реализация шины управления возлагается на устройство управления УУ входящее в состав МП.

У
словное графическое обозначение МП КР580ВМ80 показано на рисунке 1.

Схема выводов устройства управления УУ показана на рисунке 2.
МП имеет 40 выводов. Каждая линия управления имеет свое функциональное назначение.

RESET (сброс) – вход, по которому осуществляется сброс содержимого программного счетчика РС, в результате чего выполнение программы начинается с нулевой ячейки памяти.

SYNC (синхронизация) – выход синхросигнала, указывающего начало каждого машинного цикла.

DBIN (DATA BUS INPUT – прием с шины данных) – выход сигнала, указывающего, что шина данных находится в режиме приема, т.е. МП ожидает поступления данных по шине.

(WRITE – запись) – выход сигнала, указывающего, что на шине данных находятся данные, поступающие из МП. Сигнал используется для управления вводом-выводом или для записи данных в память (строб вывода данных).

READY (готовность) – вход сигнала, поступающего на МП от ВУ и указывающего о готовности данных к вводу, т.е., сигнал готовности периферийных модулей к обмену. Используется для синхронизации обмена между МП и внешними устройствами. При отсутствии сигнала после обращения к ВУ МП переходит в состояние ожидания.

WAIT (ожидание) – выход сигнала подтверждения что МП находится в состоянии ожидания.

INT (INTERRUPT – запрос прерывания) – входной сигнал от ВУ на прерывание работы МП и обслуживание ВУ. Запрос воспринимается в конце цикла выполнения текущей команды. Если триггер разрешения прерывания установлен, то МП переходит к выполнению программы прерывания.

INTE (INTERRUPT ENABLE – разрешение прерывания) – выходной сигнал, указывающий, что триггер разрешения прерывания установлен.

HOLD (захват шин) – вход сигнала запроса внешних адресной шины и шины данных. Запрос удовлетворяется после завершения МП текущего цикла. Если запрос удовлетворяется, то шины переводятся в состояние высокого сопротивления. Это позволяет ВУ получить управление обеими шинами, например, для ПДП.

HLDA (HOLD ACKNOWLEDGE – подтверждение захвата) – выход, сигнал на котором является признаком нахождения МП в режиме "ЗАХВАТ", т.е., МП передает управление шинами ВУ.

^ Команды в зависимости от типа требуют для своего выполнения от 1 до 5 машинных циклов (М1-М5). Каждый машинный цикл включает от 3 до 5 тактов (Т1-Т5).

Время, равное периоду следования синхроимпульсов называется тактом.

^ Цикл М1– это всегда цикл выборки команды. Длится он 4,5 тактов. Циклы М2-М5 содержат по 3 такта. Выполнение каждой команды начинается с цикла М1. Во время такта Т1 цикла М1 содержимое РС посылается на шину адреса, а на шине данных выставляется 8-разрядное слово состояния, характеризующее начинающийся машинный цикл. В такте Т2 анализируются сигналы на входах READY и HOLD. В такте Т3 цикла М1 по шине данных поступает код операции из памяти в регистр команд. В соответствии с этим кодом УУ генерирует необходимые управляющие сигналы. В тактах Т4 и Т5 в МП производятся внутренние пересылки и преобразования, поэтому МП в каждом машинном цикле переходит к тактам Т4 и Т5 только если это необходимо для выполнения текущей команды.

В последнем такте последнего машинного цикла выполнения каждой команды проверяется наличие запроса прерывания на входе INT, и если таковой имеется, то МП переходит к выполнению цикла М1 специального вида, в течение которого содержимое программного счетчика РС не увеличивается на 1, а выдается сигнал подтверждения прерывания на выход INTE. В этом случае прерывающее устройство посылает в МП адрес программы обработки прерывания.

Для эффективной работы микро-ЭВМ недостаточно описанных управляющих сигналов. Так, в данном наборе сигналов нельзя отличить циклы обращения к памяти от циклов ВВ. Расширение числа управляющих сигналов выполнено с помощью специального 8-разрядного слова состояния SW (Status Word), которое выдается МП на шину данных в первом такте Т1 каждого машинного цикла. В состав SW входят следующие сигналы.

D0 (INTA) – признак, выделяющий машинные циклы обслуживания системы прерываний;

D1 (WO) – запись/вывод. Свидетельствует о выдаче в цикле данных из МП;

D2 (STACK) – стек. Указывает на то, что адресная шина содержит адрес одной из ячеек ОЗУ, используемой в качестве стека;

D3 (HLTA) – признак останова по команде HALT;

D4 (OUT) – признак, указывающий на то, что адресная шина содержит адрес устройства вывода, а шина данных – выводимую информацию;

D5 (М1) – цикл М1. Обозначает первый машинный цикл каждой команды;

D6 (INP) – ввод, указывающий на то, что адресная шина содержит адрес устройства ввода, а шина данных – вводимую информацию;

D7 (MEMR) – чтение памяти. Выделяет циклы чтения данных из памяти.

^ Если сигналы управления используются для управления исполнением машинного цикла, то сигналы байта состояния SW кодируют тип машинного цикла. SW определяет вид информации и направление её движения через шину данных. Всего возможно 11 наборов сигналов SW, разбивающих множество машинных циклов на 11 типов. Так как информация о состоянии выдаётся из МП на шину данных в течении коротких интервалов времени, то необходимо её сохранять. Для хранения байта состояния и его дешифрации используется специальный системный контроллер, например БИС КР580ВК38.
стемы команд;

мно-доступных регистров;

истик - рахрядностье п

^ 6.3. Способы обмена данными

6.3.1. Общая программная модель периферийного устройства
Вводом-выводом (ВВ) называется передача данных между ядром ЭВМ, включающим в себя МП и память, и периферийными устройствами.

За время эволюции ЭВМ подсистема ВВ претерпела наибольшие изменения благодаря расширению сферы применения ЭВМ и появлению новых периферийных устройств.

Общие принципы ввода-вывода (ВВ), характерные для большинства ЭВМ:

  1. При наличии нескольких периферийных устройств необходимо генерировать специальный сигнал выбора, идентифицирующий активное устройство.

  2. ВВ в медленно действующих устройствах организуется по прерываниям, а в быстродействующих на основе прямого доступа к памяти.

  3. Операции ВВ инициируются только в том случае, если периферийное устройство готово к ним. Подключение периферийных устройств к системной шине осуществляется посредством электронных схем, называемых интерфейсами ВВ. Они согласуют уровни электрических сигналов, а также преобразуют машинные данные в любой формат, необходимый устройству, и наоборот.

В процессе ВВ передается информация двух видов: управляющие коды (слова) и собственно данные.

^ Управляющие слова (или приказы) инициируют действия, не связанные непосредственно с передачей данных, например запуск устройства запрещения прерываний и т.п.

Управляющие данные от периферийных устройств называются словами состояния. Они содержат информацию об определенных признаках, например о готовности устройства к передаче данных, о наличии ошибок и т.п.. Состояние обычно представляется в декодированной форме – один бит для каждого признака. Группа бит, к которым МП обращается в операции ВВ, образует регистр (порт) ВВ. Наиболее общая программная модель периферийного устройства содержит четыре регистра: регистр выводимых данных (выходной порт), регистр вводимых данных (входной порт), регистр управления и регистр состояния. Каждый из этих регистров должен иметь однозначный адрес, который идентифицируется дешифратором адреса. На рисунке показана схема периферийного устройства



Рис. Общая программная модель периферийного устройства
^ 6.3.2. Программно-управляемая передача данных

При данном методе передачи специальная программа реализуемая МП, управляет обменом данными. Отличительной особенностью этого способа обмена является использование одной или нескольких специальных команд, инициирующих этот обмен. Известны два типа программно управляемой передачи данных: синхронная и асинхронная.

Наиболее простой является синхронная передача данных. Такой вид обмена еще называется прямым или безусловным. Процедура ввода-вывода (ВВ) выполняется независимо от состояния периферийного устройства (ПУ). Синхронная передача данных возможна только при управлении всегда готовыми к обмену простейшими ПУ: светодиодными индикаторами, реле, датчиками случайных чисел и т.п.

^ При необходимости ВВ в нужном месте программы используются команды IN или OUT. При этом типе передачи устройство ВВ должно быть готово к приему или передаче данных за время, равное времени выполнения определенной команды МП. Синхронная передача производится при минимальных затратах технических и программных средств. Синхронный обмен используется редко. Синхронная передача данных является составной частью более сложных процедур программно-управляемого обмена к числу которых относится асинхронный ВВ.

Способность ПУ к скоростному ВВ данных не безгранична и, как правило, во много раз ниже скорости работы МП. Поэтому прежде чем приступить к чтению данных из порта ввода, необходимо удостовериться, что ПУ готово предоставить эти данные. В противном случае неразрешенный вывод со стороны МП может привести к потере нового или предыдущего элемента данных. Аналогичная ситуация складывается и при выводе данных, когда требуется проверка готовности ПУ к приему новых данных.

Асинхронный обмен широко используется в микро-ЭВМ. Для большинства ВУ до выполнения операций ВВ нужно убедиться в их готовности к обмену, т.е. ВВ является асинхронным. Состояние ВУ характеризуется флагом готовности READY. Этот флаг представляет собой однобитовый регистр внешнего устройства. Если ВУ осуществило все подготовительные операции перед обменом, то оно устанавливает в состояние 1 свой флаг. Процессор проверяет флаг готовности с помощью одной или нескольких команд. Если флаг установлен, то МП приступает к обмену данными. Если флаг сброшен, то происходит возврат к команде проверки флага READY до тех пор, пока устройство не будет готово к операциям ВВ. Данный цикл ожидания готовности ВУ в различных МП реализуется по разному. Алгоритм работы микро-ЭВМ при асинхронной передаче данных показан на рисунке.

Для иллюстрации асинхронный передачи данных рассмотрим ввод данных с 8-разрядного порта, который подключен как устройство 1. Триггер состояния порта 1 рассматривается как устройство 2 и подсоединен к разрядной линии 4 шины данных.

Часть программы, реализующая асинхронный ввод, показана ниже.

IN 2; m1 Переслать в А информацию из порта 2

ANI 10H; Наложить маску для выделения 4-го разряда

JZ m1; Если Z=1, то перейти к m1

IN 1; Переслать данные в А (синхронная передача).
В данной программе по команде IN 2 информация из порта 2 (триггер состояния) записывается в аккумулятор. Если устройство готово, в ANI 10H маскируются все разряды, кроме 4, и устанавливается флажок «нуль», если устройство не готово. Команда JZ m1 организует цикл повторения рассмотренных операций до тех пор, пока устройство не будет готово. По команде IN 1 осуществляется синхронная передача данных из устройства 1 в аккумулятор.

Асинхронная передача является пригодной в случае согласования временных различий между ПУ и МП. ^ Однако асинхронному обмену данными присущи существенные недостатки:

1. МП вынужден ожидать, пока ВУ не будет готово к обмену. Время ожидания может быть большим;

2. Если флаговый триггер по какой-либо причине не устанавливается в единичное состояние, то МП вообще не выйдет из режима ожидания;

^ 3. Программно-управляемая передача данных не может быть начата по запросу от УВВ.

Эти факторы являются существенными недостатками программно-управляемой передачи данных. Они вызвали появление различных схем прерываний.
^ 6.3.3. Передача данных с использованием системы прерываний

Прерывание – непредусмотренное обращение к подпрограмме. Микро-ЭВМ имеет два вида прерываний: внутренние и внешние. Внутренние при возникновении в МП необычных ситуаций, а внешние прерывания – по требованию устройств ВВ, подсоединенных к общей магистрали.

^ Обслуживание ВУ по прерываниям является альтернативой программно-управляемому обмену. Если при программном управлении как начало процедуры обмена, так и ее исполнение находятся под управлением программы, то обслуживание по прерываниям инициируется аппаратными средствами УВВ. Совокупность этих средств, команд и программ их обслуживания называется системой прерываний. Обмен с прерыванием основной программы существенно экономит время МП, затрачиваемое на передачу данных в сравнении с асинхронным обменом. Это происходит за счет того, что исчезает необходимость в организации программных циклов ожидания готовности ВУ, на выполнение которых тратится значительное время, особенно при обмене с медленными ВУ.

^ В микро-ЭВМ обычно используется одноуровневая система прерываний, т.е. запросы на прерывание от всех ВУ поступают на один вход МП, а именно на вход INT. Сигнал запроса прерывания устанавливает в 1 триггер прерывания INTE. Единичное состояние этого триггера разрешает обслуживание прерывания. Установка и сброс бита разрешения прерывания осуществляются программным способом. Команда EI МП 8080 разрешает прерывание, т.е. устанавливает триггер прерывания INTE в 1. Команда DI запрещает прерывания, т.е. сбрасывает INTE в состояние 0. При уровне 0 прием запросов прерывания МП невозможен.

EI (Enable interrupts) – разрешение прерываний

DI (Disable interrupts) – запрещение прерываний

^ В некоторых МП триггер INTE реализуется как один из разрядов регистра состояния МП. Поскольку запросы от всех ВУ поступают на один вход МП INT, то возникает необходимость идентификации ВУ, запросившего обслуживание, и реализации заданной очередности (приоритета) обслуживания ВУ при одновременном поступлении запросов на прерывание.

Общая последовательность реакции процессора на сигнал прерывания содержит следующие действия:

  1. Периферийное устройство генерирует сигнал прерывания, который подается на вход INT процессора. На этой линии по схеме ИЛИ объединяются запросы всех устройств, работающих в режиме прерываний.

  2. МП завершает текущую команду и, если прерывания разрешены, формирует сигнал INTA подтверждения прерывания. До получения этого сигнала устройство сохраняет активный уровень сигнала INT.

  3. Осуществляется запоминание содержимого PC и некоторых других регистров МП в стеке, причем содержимое PC запоминается автоматически.

  4. МП идентифицирует прерывающее устройство для перехода к соответствующей подпрограмме обслуживания.

  5. Выполняется подпрограмма обслуживания прерывания.

  6. Восстанавливается состояние прерванной программы, для чего запомненное содержимое регистров извлекается из стека.

  7. Возобновляется выполнение прерванной программы

^ Любое прерывание можно рассматривать как аппаратный вызов подпрограммы. Так как команды ВВ в основной программе отсутствуют, МП после завершения каждой команды проверяет наличие сигнала прерывания до перехода к следующей команде. Например, в МП КР580 анализ состояния входной линии INT осуществляется в такте Т2 последнего машинного цикла каждой команды. Переход к подпрограмме обслуживания прерывания происходит, если только INT=1 и прерывания разрешены.

МП реагирует на запросы маскируемых прерываний по линии INT, если установлен внутренний триггер разрешения прерывания INTE. Состояние этого триггера определяет выходной сигнал разрешения прерывания с такой же мнемоникой INTE. Если INTE=0, прерывания запрещены (замаскированы) и МП не отвечает на сигнал INT=1. С помощью команд разрешения EI и запрещения DI прерываний можно программно управлять состоянием триггера INTE. При восприятии прерывания триггер прерываний IFF переводится в нулевое состояние, что приводит к запрещению инкремента программного счетчика (PC) и генерированию сигнала подтверждения прерывания INTA. Внутренняя для МП схема прерываний показана на рисунке.

INTE INTA


+1

сигнал

инкремента
INTE

EI DI

строб
IFF
INT

NMI
Рис. Внутренняя схема прерываний
При появлении сигнала INTA сбрасывается триггер INTE и в дальнейшем разрешить прерывания можно только командой EI. После выполнения команды EI МП обязательно выполнит еще одну команду, даже если на входе INT действует сигнал прерывания INT=1. Для данной схемы прерываний каждая подпрограмма обработки прерываний должна последней содержать команду EI.

Подпрограмма обслуживания запроса прерывания должна быть оформлена таким образом:

DI - запрет прерывания;

Программа обслуживания;

POP PSW – восстановление содержимого регистров МП;

EI – разрешение прерывания;

RET – возврат к прерванной программе.

Запросы немаскируемых прерываний по входу NMI процессор воспринимает всегда, независимо от того, разрешены прерывания или нет. Однако до реакции на сигнал NMI МП все же завершает выполнение текущей команды. Обычно на вход NMI подается сигнал от схемы, фиксирующей уменьшение напряжения питания ниже минимального допустимого уровня. Быстродействия МП достаточно чтобы за время от момента восприятия сигнала NMI до уменьшения напряжения сети ниже критического уровня выполнить несколько команд. Этими командами содержимое всех внутренних регистров и другая важная информация записываются в энергонезависимую память с резервным аккумуляторным питанием.

^ Когда в ЭВМ имеется несколько периферийных УВВ, работающих в режиме прерываний, сигналы их запросов на обслуживание объединяются по схеме ИЛИ и подаются на вхо INT МП. Поэтому при наличии сигнала INT=1 без дополнительных действий и аппаратных средств невозможно определить какое УВВ должен обслуживать МП, тем более, что запросы на обслуживание могут формироваться одновременно несколькими УВВ. Таким образом, возникает проблема идентификации прерывающего устройства, т.е. однозначного перехода к определенной подпрограмме обслуживания. Разработано несколько способов решения этой проблемы:

  1. Программный полинг (опрос);

  2. Аппаратный полинг;

  3. Векторные и вложенные прерывания.

Прерывание подпрограмм обслуживания прерываний называется вложением прерываний.

Большими возможностями обладает БИС КР580ВН59 программируемого контролера прерываний. Схема может быть запрограммирована на следующие режимы работы.

Вложенные прерывания. Каждому из 8 входов запросов прерываний IRQ0 – IRQ7 назначается фиксированный приоритет в порядке возрастания и запрос с большим приоритетом прерывает обслуживание прерываний с меньшими приоритетами.

^ Круговой (циклический) приоритет. Как и в предыдущем режиме, каждому входу IRQ0 – IRQ7 назначается приоритет, но теперь после запроса прерывания и выполнения соответствующей подпрограммы обслуживания приоритеты изменяются в круговом порядке таким образом, что последний обслуженный вход будет иметь низший приоритет. Этот режим характерен для таких применений, в которых периферийные устройства имеют одинаковый приоритет и ни одному из них нельзя отдать предпочтение.

Контроллер имеет следующие управляющие сигналы:

  1. CS (выбор кристалла) – L-активный входной сигнал разрешает связь ПКП с ШД.

  2. WR (запись) – L-активный сигнал загрузки данных с ШД в адресуемый регистр ПКП.

  3. RD (считывание) – L-активный вход инициирующий передачу на ШД информации о состоянии ПКП.

  4. INT (прерывание) – выходной Н- активный сигнал, который подается на вход прерывания МП.

  5. INTA (подтверждение прерывания) – входной L- активный сигнал от МП, на которой ПКП реагирует выдачей команды CALL.

  6. АО (адрес) – входной сигнал, адресующий внутренний регистр ПКП при загрузке приказов и считывании состояния. Обычно подключается к младшей линии А0 шины адреса. Если А0=1, то происходит запись приказов инициализации. Если А0=0, то команда записывается в регистр рабочих приказов.

  7. CAS2 – CASO – при наличии в системе нескольких ПКП образуют локальную шину и являются выходными линиями ведущего контроллера и входными для ведомых контроллеров.

  8. SP – линия определения контроллера как ведущего (SP=1) или ведомого (SP=0).



Существуют два основных способа идентификации ВУ, запросивших обслуживания:

  1. программный опрос (полинг) контроллеров ВУ;

  2. использования векторов прерывания.

При осуществлении передачи данных с прерыванием программы реализуется следующая последовательность шагов:

  1. Периферийное устройство запрашивает прерывание.

  2. После завершения выполнения МП текущей команды он выдает сигнал подтверждения готовности к прерыванию на выход INTE.

  3. З
    апоминается содержимое счетчика команд (PC) и осуществляется переход по адресу подпрограммы обработки прерывания.

  4. Запоминается содержимое внутренних регистров МП (РОН и регистра признаков) и выполняется передача данных под управлением специальной программы.

  5. Осуществляется возврат к продолжению выполнения основной программы. На рисунке 3 представлена блок-схема передачи данных с использованием прерываний.

Запрос на прерывание инициируется путем подачи сигнала на вывод INT МП. В наборе команд многих МП имеется специальная команда блокирования этого вывода. При заблокированном выводе запрос игнорируется и продолжается выполнение обычной последовательности команд. В противном случае по завершении цикла текущей команды подается сигнал на вывод INTE и начинается цикл прерывания. Обычно после выполнения шага 2 прерывание блокируется, что позволяет завершить обработку текущего прерывания до поступления следующего. Далее определяется устройство, выдавшее запрос, и запоминается содержимое РС и т.д.

Организация прерываний с программным опросом готовности предполагает наличие в памяти микро-ЭВМ единой подпрограммы обслуживания прерываний от всех ВУ. Структура такой подпрограммы приведена ниже на рисунке 4.

Обслуживание ВУ с помощью единой подпрограммы обработки прерываний производится следующим образом. В конце последнего машинного цикла выполнения текущей команды основной программы процессор проверяет наличие требования прерывания от ВУ. Если сигнал прерывания есть и в МП прерывание разрешено, то МП переключается на выполнение подпрограммы обработки прерываний. После сохранения содержимого регистров МП, используемых в подпрограмме, начинается последовательный опрос регистров состояния контроллеров всех ВУ. Отдельно анализируется значение разряда «Запрос на обслуживание» этих регистров. Как только подпрограмма обнаружила готовое к обмену ВУ, сразу выполняются действия по его обслуживанию, т.е. вызывается программа обслуживания, соответствующая данному порту ВВ. Завершается подпрограмма обработки прерывания после опроса готовности всех ВУ и восстановления содержимого регистров МП.

^ Приоритет ВУ при программном опросе готовности однозначно определяется порядком их опроса в подпрограмме обработки прерываний. Чем раньше опрашивается ВУ, тем меньше время реакции на его запрос и выше приоритет. Необходимость проверки готовности всех ВУ существенно увеличивает время обслуживания тех ВУ, которые опрашиваются последними. Это является основным недостатком рассматриваемого способа организации прерываний. Поэтому обслуживание прерываний с опросом готовности ВУ используется только в тех случаях, когда отсутствуют жесткие требования на время обработки сигналов прерываний ВУ.

Использование векторов прерываний позволяет устранить указанный недостаток. ^ В системах прерываний по вектору ВУ, запросившее обслуживания, само идентифицирует себя с помощью вектора прерывания.


Вектор прерывания – адрес ячейки памяти микро-ЭВМ, в которой хранится либо первая команда подпрограммы обслуживания прерывания данного ВУ, либо адрес начала такой подпрограммы. МП получив вектор прерывания, сразу переключается на выполнение требуемой подпрограммы обработки прерывания без процедуры опроса ВУ. В микро-ЭВМ с векторной системой прерываний каждое ВУ должно иметь собственную подпрограмму обработки прерывания. МП указывает на возможность прерываний по сигналу на выходе INTE. Если на этом выходе присутствует уровень 1, то запросы прерываний могут приниматься. Если уровень 0, то запросы восприниматься не будут. МП автоматически устанавливается в состояние запрета восприятия запросов прерывания после начала обслуживания запроса прерывания. Векторное (направленное) прерывание возникает тогда, когда УВВ, выставившее запрос на прерывание, посылает после удовлетворения запроса адрес A1-An ячейки памяти, где расположена программа прерывания данного УВВ.

Если запрос прерывания воспринят, то начинается цикл обслуживания прерывания. Сперва устанавливается уровень «0» на выходе INTE. Далее ВУ передает по ШД в МП код команды CALL <A1><A2>=CD. Получив команду CALL, МП автоматически переходит в режим ввода двух байт адреса A1 и A2, которые являются адресом подпрограммы обработки прерывания, т.е. его вектором. Команда CALL сама сохраняет содержимое PC в стеке.

Система векторных прерываний может быть построена различными способами. Наиболее эффективно система векторных прерываний реализуется с помощью специальной БИС, называемой программируемым контроллером прерываний (ПКП). Сам ПКП может рассматриваться как расширение МП. По этой причине его часто называют сопроцессором обработки прерываний. Например, ПКП КР580ВН59 является устройством, формирующим запрос на прерывание работы МП КР580ВМ80 и выдающим на ШД команду CALL . В рассматриваемом случае вектор прерывания формирует БИС ПКП или контроллер ВУ. Упрощенная схема взаимодействия контроллера прерываний с МП показана ниже.
I
RQ (Interrupt Request) – запрос (требование) прерывания

EOI (End of Interruption) – команда конца прерывания

INT – сигнал, поступающий на вход запроса прерывания МП БИС

INTA – строб подтверждения приема МП запроса INT. (Это есть потенциал разряда D0 слова состояния SW)

На основе ПКП ВН59 формируется 8-уровневая приоритетная система векторных прерываний для МП КР580ВМ80. Несколько контроллеров ВН59 могут соединяться каскадно для расширения числа уровней прерывания до 64. БИС ПКП представляет собой устройство, реализующее до восьми уровней запросов на прерывания с возможностью программного маскирования и изменения порядка обслуживания прерываний. За счет каскадного включения БИС ПКП число уровней прерывания может быть расширено до 64. Структурная схема ПКП приведена на рисунке.


IRR (Interrupt Request Register) – регистр запросов прерываний. Хранит все уровни, на которые поступают запросы IRQx;

PR (Priority Resulver) – шифратор приоритетов, схема принятия решений по приоритетам. Схема идентифицирует приоритет запросов и выбирает запрос с наивысшим приоритетом.

ISR (In Service Register) – регистр обслуживания прерываний. Содержит все запросы, которые в данное время находятся в стадии обработки

IMR (Interrupt Mask Register) – регистр маскирования прерываний. Хранит маски прерываний. Обеспечивает запрещение одной или некоторых линий запросов прерывания. Запрет некоторого уровня соответствует единице в этом разряде IMR.

BD – Буфер данных. Предназначен для сопряжения ПКП с системной шиной данных.

RWCU – блок управления записью/чтением. Принимает управляющие сигналы от МП и задает режим работы ПКП. Схема содержит программно-доступные регистры для записи слов начальной установки и управляющих слов. Блок позволяет слову состояния БИС поступать на внешнюю МД.

Входы блока:

CS (Chip Select) идентифицирует обращение к ПКП – уровень «0» на этом входе означает выборку схемы;

RD (Read) – уровень «0» на этом входе позволяет БИС передавать на внешнюю МД содержимое регистров IRR, ISR, IMR;

WR (Write) – уровень «0» на этом входе позволяет записывать слово управления в схему RWCU;

A0 – вход указания нулевого разряда адреса ПКП;

CMP – схема каскадного буфера–компаратора. Используется для включения в систему нескольких ПКП.

CU – схема управления. Вырабатывает сигналы прерывания и формирует команду CALL для выдачи на шину данных.

CAS0, CAS1, CAS2 (Cascade) – при каскадировании контроллеров служат для идентификации ведомого контролера.

^ Отличительной чертой схемы контроллера прерываний является ее программируемость. Поэтому БИС ВН59 относится к программируемому интерфейсу.

Программируемым называют такой интерфейс, функции которого могут быть изменены при помощи команд, выполняемых МП. ^ Программирование осуществляется двумя типами управляющих слов: командами инициализации ICW и управления OCW.

Три команды инициализации ICW1 – ICW3 (Initialization Control Word) загружаются перед началом работы и служат для установки БИС в исходное состояние.

Команды управления OCW1 – OCW3 (Operation Control Word) могут быть переданы в ПКП в любое время после окончания инициализации. Они предназначены для оперативного управления работой контролера. Несколько КП используют для расширения числа входов запросов прерываний. При использовании в микро-ЭВМ нескольких КП необходимо определять управляющую и управляемые схемы. Для этой цели служит вход выборки ведомой схемы SP. Если SP=1, то схема определена как ведущая, при SP=0 БИС будет работать как ведомая. SP – Slave Program

Рассмотрим работу одной схемы ВН59. Один или несколько запросов на прерывания (переход от 0 к 1) подаются на входы IRQ0-IRQ7 и запоминаются в регистре запросов IRR. Логическая схема блока PR сравнивает приоритеты поступивших запросов с приоритетом запросов, находящихся на обслуживании. При превышении первых ПКП генерирует сигнал INT. МП подтверждает прием запроса INT генерацией строба INTA, под воздействием которого запрос с высшим приоритетом из IRR фиксируется в одном из разрядов регистра ISR. Далее ПКП генерирует код команды CALL, который принимается МП. Код операции CALL вызывает формирование двух дополнительных импульсов INTA. В ответ МП инициирует еще два следующих друг за другом INTA- цикла. Во время этих циклов ПКП передает в МП полный адрес программы обслуживания прерывания, принятого к обработке. Установленный в ISR бит остается в состоянии «1» до окончания процедуры обслуживания. конце подпрограммы в ПКП должна быть передана специальная команда окончания прерывания EOI, которая сбрасывает соответствующий ISR-бит. До тех пор, пока некоторый ISR-бит установлен, все запросы с равным или меньшим приоритетом игнорируются. В тоже время запросы с более высоким приоритетом приводят к генерации сигнала INT, инициируя вложенные прерывания МП.



Режим полностью установленных приоритетов прерываний схема имеет сразу после окончания выполнения команд начальной установки, и он не требует дополнительных слов управления для его задания. Приоритеты прерывания в этом режиме последовательно уменьшаются от высшего на входе IRQ0 до низшего на входе IRQ7, и их порядок неизменен. Специальным словом управления в БИС КР580ВН59 можно задать режим перемещаемых приоритетов. В этом случае реализуется циклический сдвиг приоритетов с присвоением низшего только что обслуженному уровню.
  1   2   3

Похожие:

Лекция. Интерфейс микро-эвм работа микро-эвм сопровождается интенсивным обменом информацией между мп, зу и увв. Эффективность решения задачи микро-эвм в icon«Сети ЭВМ и средства коммуникаций»
На тему: 3 Основные виды архитектур эвм, микро-эвм и пк. Эвм и мультимедиа. 4 Состав устройств, структура и порядок функционирования...
Лекция. Интерфейс микро-эвм работа микро-эвм сопровождается интенсивным обменом информацией между мп, зу и увв. Эффективность решения задачи микро-эвм в iconНациональные информационные ресурсы
Универсальные ЭВМ для специализированных применений: мини-, микро-, персональные ЭВМ
Лекция. Интерфейс микро-эвм работа микро-эвм сопровождается интенсивным обменом информацией между мп, зу и увв. Эффективность решения задачи микро-эвм в iconАвтоматизация физического эксперимента
Целью учебного пособия является изложение основ знаний, необходимых для практической работы по созданию измерительных систем с использованием...
Лекция. Интерфейс микро-эвм работа микро-эвм сопровождается интенсивным обменом информацией между мп, зу и увв. Эффективность решения задачи микро-эвм в iconЛокальные сети ЭВМ. Способы связи ЭВМ между собой
Их часто используют для объединения компьютеров или рабочих станций в офисах компании или предприятия для предоставления совместного...
Лекция. Интерфейс микро-эвм работа микро-эвм сопровождается интенсивным обменом информацией между мп, зу и увв. Эффективность решения задачи микро-эвм в iconЛекци и. Микропроцессоры и микро-эвм лекция. Программируемое устройство...
Каналы служат для передачи как данных, так и управляющих слов. Упрощенно схема состоит из регистра управления и трех регистров, предназначенных...
Лекция. Интерфейс микро-эвм работа микро-эвм сопровождается интенсивным обменом информацией между мп, зу и увв. Эффективность решения задачи микро-эвм в iconКонтрольная работа по курсу «философия» тема: Микро-макро- и мега...
Следовательно, целью работы является микро, макро и мегамир в совокупности и человеческий рост в этой связи
Лекция. Интерфейс микро-эвм работа микро-эвм сопровождается интенсивным обменом информацией между мп, зу и увв. Эффективность решения задачи микро-эвм в iconМетодические указания к курсовому проекту по дисциплине “Схемотехника эвм”
Курсовой проект предназначен для закрепления теоретических знаний, полученных при изучении дисциплины "Схемотехника эвм", путём решения...
Лекция. Интерфейс микро-эвм работа микро-эвм сопровождается интенсивным обменом информацией между мп, зу и увв. Эффективность решения задачи микро-эвм в iconКлассификация ЭВМ 1 Классификация ЭВМ по принципу действия
Компьютер – комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных...
Лекция. Интерфейс микро-эвм работа микро-эвм сопровождается интенсивным обменом информацией между мп, зу и увв. Эффективность решения задачи микро-эвм в iconПроблемы тактики поиска, фиксации и изъятия следов при неправомерном...
Охватывает. «Неправомерный доступ» является одним из проявлений неправомерного воздействия на компьютерную информацию в ЭВМ (сети...
Лекция. Интерфейс микро-эвм работа микро-эвм сопровождается интенсивным обменом информацией между мп, зу и увв. Эффективность решения задачи микро-эвм в iconЛабораторная работа №2 Принципы построения и работы устройств эвм, содержащих элементы памяти
Изучение принципов функционирования различных типов триггеров и основных функциональных узлов ЭВМ на их основе
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2019
контакты
pochit.ru
Главная страница