Bevezetés a számítástechnikába

Bevezetés a számítástechnikába Megszakítások

Fodor Attila Pannon Egyetem Műszaki Informatikai Kar Villamosmérnöki és Információs Rendszerek Tanszék [email protected]

2010. november 9.

Megszakítások

Bevezetés

Bevezetés Számítógép működése: program igényeknek megfelelően használja a különböző erőforrásokat (I/O eszközök, processzor, tár)

Kezdetben: 1 prog fut 1 erőforrást használ egyszerre A gép többi rész kihasználatlan Korai korszakban megoldás: Több program fut a gépen, amelyek más-más erőforrásokat igényelnek Javult a kihasználtság Probléma: több program ne használja egyszerre ugyanazt az erőforrást (Különösen a CPU-t!)

Megoldás: Futó programokat megszakítása, ha más fontosabb (nagyobb priorítású) program igényli az erőforrást

Fodor Attila (Pannon Egyetem)

Bevezetés a számítástechnikába

2010. november 9.

2 / 18

Megszakítások

Bevezetés

Egymást megszakító programok Nagyobb számítógép ï több száz program is futhat párhuzamosan, amit koordinálnia kell a rendszernek: 1. programot megszakítja 2., 2.-t a 3.... ï vezérlésátadás



2010. november 9.

3 / 18

Megszakítások

Bevezetés

Bevezetés További ok a megszakítások alkalmazására: Éppen futó rendszer (például: I/O műveletet hajt végre) HW vagy SW hiba kezelése Vezérlés átadás hibakereső programnak. Hibakezelés után (pl. végzett, vagy megszűnt az azt létrehozó hatás) visszaadja a vezérlést annak a programnak, amelyiket megszakította Tudnia kell hol szakadt meg a program (pl. következő utasítás címe)

Program megszakítása Nem a futó program váltja ki Utasítás végrehajtás közben is jelentkezhet Futó utasítás NEM szakad meg, HW tárolja az igényt

Státuszregiszterben állapot (PSW - Program Status Word) utasítás végrehajtásakor automatikusan képződik.



2010. november 9.

4 / 18

Megszakítások

Megszakítási módszerek

Megszakítási módszerek csoportosítása

Módszer alapján Vezérlés átadása meghatározott címre (software polling) (1 megszakitási rutin) (kisebb µC) Vezérlés átadása meghatározott címekre (hardware polling) (Több megszakitási rutin) Vektoros megszakítás (Megszakítást kérő egység azonosítja a megszakítást)

Szintek alapján Egyszintű Többszintű



2010. november 9.

5 / 18

Megszakítások


Egyszintű megszakítás példa (PIC 16F87x) #pragma origin 4 interrupt serverX( void) { int_save_registers // W, STATUS (and PCLATH if required) char sv_FSR = FSR; // save FSR if required if ((INTF) || (RBIF)) { INTF=0; RBIF=0; } //End INTF RBIF if (T0IF) // Timer 0 { if ((--T0Counter_Timeout) == 0) { if (PORTE.0) PORTE.0=0; else PORTE.0=1; } TMR0=MOD_TMR0INI; T0IF=0; } // End Timer 0 if (RCIF) { RCIF=0; RS422WRITE = RS422WRITE_DIS; } //End Recieve Byte FSR = sv_FSR; // restore FSR if saved int_restore_registers // W, STATUS (and PCLATH if required) } Fodor Attila (Pannon Egyetem)


2010. november 9.

6 / 18

Megszakítások


Megszakítások végrehajtása Egyszintű megszakítás végrehajtása

Többszintű megszakítás végrehajtása



2010. november 9.

7 / 18

Megszakítások


Megszakítások maszkolása

Feladata Megszakítások engedélyezése Megszakítások tiltása

Megvalósítási mód Megfelelő regiszterek beállításával Az összes regiszter tiltása (általában külön CPU utasítás van rá)

Tilthatóság alapján való osztályozás Maszkolható Nem maszkolható



2010. november 9.

8 / 18

Megszakítások


Megszakítások generálásának módja

Hardware által generált Valamilyen hardware esemény váltja ki Például: Normál működés: I/O események (adatátvitel vége) Hibás működés: 0-val való osztás, HW hiba

Software által generált A felhasználó vagy az operációs rendszer által kért Például: Operációs rendeszer meghívása, ROM BIOS meghívása



2010. november 9.

9 / 18

Megszakítások


Megszakítás okai 1 2

3

4 5 6

Megszakítás keletkezése PSW régi PSW (tárba íródik) OK ï melyik rekesz Minden megszakítás ï megszakítás kezelő programkód ï aktiválódik, meghatározza a szükséges műveleteket. Megszakítás kezelő programkód befagyasztott PSW-je ï PSW Megszakításkezelő programkód végrehajtódik Megszakításkezelő progogramkód beolvassa a régi PSW-t PSW visszaadja a vezérlést a megszakított programnak



2010. november 9.

10 / 18

Megszakítások

Az x86 megszakítási rendszere

Megszakítások végrehajtása (x86)

Megszakításkezelést támogató utasítások INT Call to interrupt INTO Call to interrupt if overflow IRET Return from interrupt CLI Clear interrupt flag STI Set interrupt flag

Megszakítási vektor táblája Megszakítási rutin(ok)



2010. november 9.

11 / 18

Megszakítások


PSW (Program Status Word) 0-7 8-11 12-15 16-31 32-34 35-36 37-39 40-63

bit bit bit bit bit bit bit bit

rendszermaszk kulcs A M W P bitek programmegszakítás kódja utasításhossz feltételkód programmaszk következő ut. címe

rendszermaszk: programfutás közben igény, hogy bizonyos típusú igények ne tudják megszakítani Kulcs: numerikus érték, op.rendszer ennek segítségével tárkulcsot képez, ami védi a program tárterületét, így másik program nem tud ide írni.



2010. november 9.

12 / 18

Megszakítások


PSW (Program Status Word) AMWP A: használt kód (ASCII/EBCDIC) M: tiltja a HW hiba miatti megszakítást (Machine Check) W: jelzi, h a proc üres-e, várakozik/utasítást hajt-e végre (Wait) P: vezérlőegység állapota (Problem) megoldó állapot (problem) felügyelő program (supervisor)

Megszakítókód: Megszakítás kódja (hiba, vezérlésátadás) a CPU tudja mit kell tennie Utasításhosszkód: Tartalma az éppen futó utasítás hossza byteban esetleges hibás utasításvégrehajtás CPU ki tudja számítani, honnan lehet újra betölteni az utasítást

Feltételkód: utasítások, amik feltételt értékelnek ki, feltétel teljesülésével függ a következő utasítás kiválasztása CMP utasítás (komparálás) eredménye ï bitkombináció (összetett feltétel (≤, ≥)) nem minden utasítás állítja be Fodor Attila (Pannon Egyetem)


2010. november 9.

13 / 18

Megszakítások


Az x86 megszakításrendszere Jelző bitek (flag): (carry, parity, aux.carry, zero, sign, overflow...) Gépi státusz szó: PE (Protected Enable): védett mód engedélyezés 0 valós címzési módban működik 1 aktív védett mód

MP (Monitor Processor Extension): társprocesszor felügyelet EM (Emulate Processor Extension): társprocesszor emuláció TS (Task Switch): Taskváltás (automatikusan beállítódik, ha taskváltás művelet hajtódik végre) IP (Instruction Pointer): külön van a programállapot szótól!

A megszakításkezelő programkódok száma maximum 256 (PC esetén) Címük a memória legelején (1024 bájt (0-400h) megszakítási vektortábla) (operációs rendszer tölti fel). 1 elem 4 byte ï 2 relatív cím Fodor Attila (Pannon Egyetem)


2010. november 9.

14 / 18

Megszakítások


A x86-os megszakításai (részlet)



2010. november 9.

15 / 18

Megszakítások


DOS megszakítás funkciói (részlet)



2010. november 9.

16 / 18

Megszakítások


DOS megszakítás példa (képernyőre írás)



2010. november 9.

17 / 18

Megszakítások


DOS megszakítás példa (file megnyitás) (részlet)



2010. november 9.

18 / 18

Bevezetés a számítástechnikába

Recommend Documents