Архитектура и принципы построения ЭВМ. Функциональная и структурная организация ЭВМ. Современные микро ЭВМ. Базовая архитектура 32 МП на примере I486 (Методическое пособие по курсу "Архитектура ЭВМ")

Программа, затребующая запрос, называется прерывающей, а текущая программа – прерванной. Запросы на прерывание возникают во внешней среде (от ПФУ) и внутри ЭВМ (Ошибки). В каждой ЭВМ используются аппаратные и программные средства, которые называются системой прерывания. Между запросами прерываний приоритетные соотношения.

2. Характеристики системы прерываний

1) Общее число запросов прерываний (входов в систему прерывания). На старых MB количество IRQ 8, на новых MB – 16, 24, 32.

2) Время реакции – это время между появлением запроса на прерывания и началом выполнения прерывающей программы

3) Издержки прерывания – это суммарное время на запоминание контекста МП в стеке и восстановления состояния текущей программы

4) Глубина прерывания – это число программ, которые могут прервать друг друга и совпадает с числом уровней приоритета

Если запрос на прерывание не обслужится до момента прихода нового запроса от того же источника, то возникает насыщение системы прерывания.

5) Вектор прерывания – это вектор начального состояния прерывающей программы, который содержит всю необходимую информацию для перехода к прерывающей программе, в том числе её начальный адрес. Каждому запросу соответствует свой вектор прерывания для векторов прерываний. Для векторов прерываний специально выделены фиксированные ячейки ОП – это в реальном режиме работы – 1 килобайт ОП, а в PM – дескрипторная таблица прерываний IDT.

6) Маска прерываний

Маска – это двоичный код, который загружается в регистр маски контроллера прерываний. Разряды регистра маски поставлены в соответствие запросам прерываний. Состояние единица в разряде регистра маски запрещает прерывание текущей программы, а 0 – разрешает. Регистр маски функционирует только для прерываний от внешних источников (ПФУ).

5) Прямой доступ к памяти

В системах ввода/вывода используются 2 способа обмена данными между ОП и ПФУ – PIO & DMA.

а) PIO – программно управляемый обмен идёт при непосредственном участии и под управлением ЦП, который выполняет при этом специальную подпрограмму ввода/вывода.

Данные между ОП и ПФУ пересылаются через ЦП (его регистры), а операция ввода/вывода инициируется текущей командой ввода/вывода IN или OUT или запросом на прерывание INT. ЦП на время этой операции отвлекается от выполнения основной программы, поэтому быстродействие снижается. Для каждой единицы передаваемых данных (байт, слово или DWORD) ЦП затрачивает 4 – 5 тактов CLK. Тоже ведёт к снижению быстродействия. Поэтому высокоскоростные устройства используют режим ПДП

Рисунок 12 –PIO

б) DMA – это аппаратный способ обмена данными между ПФУ и ОП без участия ЦП. При появлении запроса на ПДП от КПДП к ЦП Hold ЦП начинает инициализировать регистры контроллера ПДП. В регистр адреса загружает адрес ячейки ОП, с которой начнется обмен, а в регистр счётчик байт – количество байт для передачи. И по сигналу HLDA, выданному на КПДП отключается от шин и параллельно во времени с передачей данных в режиме ПДП может выполнять свои задачи. С передачей последнего байта КПДП устанавливает сигнал TC, по которому завершается режим ПДП.

Рисунок 13- ПДП

6) Интерфейс системной шины

См. ПФУ.

Тема 2.5 Системная память

1) Иерархическая организация памяти в ЭВМ.

а) Общие сведения.

Память ЭВМ – это совокупность ЗУ, которые служат для записи, хранения и выдачи информации. Структура ЗУ – это совокупность ячеек памяти, состоящая из запоминающих элементов ЗЭ, каждый из которых хранит 1 бит информации. Обращение для записи или считывания в пределах 1 ячейки происходит одновременно ко всем ЗЭ этой ячейки. Разрядность ячейки, равная разрядности РОНов МП, называется словом