Przerwania

Przerwania

ogólne pojęciastruktury

Przerwania - pojęcia 1/22

Przerwanie - zdarzenie wewnątrz lub na zewnątrz systemu

mikroprocesorowego, wymagające natychmiastowej reakcji ze

strony programu wykonywanego przez mikroprocesor.


Procedura obsługi przerwania - ciąg rozkazów realizujących pożądaną

reakcję na przerwanie.

odczyt wejść

obliczenia

wysterowaniewyjść

otwarciezaworu

spustowego


Program tła (program główny) - sekwencja działań (rozkazów)

mikroprocesora realizowanych gdy nie ma przerwań

UWAGA: program ten nie może “odczuć” faktu, że został czasowo

zawieszony przez obsługę przerwania.

...

A:=200

B:=44

A:=A+B

M[201]:=A

...

fragment programu

tła:

...B:=11A:=B*BM[101]:=A

...

fragment procedury

obsługi przerwania:

M[201]=132 M[101]=121

...

A:=200

B:=44

A:=A+B

M[201]:=A

...

fragment programu

tła:

A,Bstos...

B:=11A:=B*BM[101]:=A

...stosB,A

fragment procedury

obsługi przerwania:

M[201]=244 M[101]=121

Ź

L

E

D

O

B

R

Z

E

c.d. programu tła32 4 5 6 71


Typowa struktura procedury obsługi przerwania:

1. Składowanie na stosie rejestrów roboczych.

2. Rozpoznanie (dokładne) przyczyny przerwania.

3. Skasowanie przyczyny przerwania.

4. Dodatkowa obróbka informacji.

5. Odtworzenie rejestrów roboczych ze stosu.

6. Odblokowanie przerwań.

7. Powrót do zawieszonego programu.

program tła

INT

2 61


Przykład niewłaściwej struktury działań procedury obsługi przerwania:

1. zał: odblokowanie przerwań (6) następuje

przed skasowaniem przyczyny przerwania (3).

program tła

INT

2 61 2 61 2 61 2 61 itd.


Przykłady niewłaściwej struktury działań procedury obsługi przerwania:

c.d. programu tła32 4 5 71program tła

INT

3. zał: brak odblokowania systemu przerwań (6):

2 4 5 6 71program tła 2 4 5 6 71 2 4 5 6 71

INT

2. zał: brak skasowania przyczyny przerwania (3):


Priorytetowość (przerwań) - zróżnicowanie co do ważności (pilności)

zadań realizowanych przez system mikroprocesorowy;

w szczególności zadaniami tymi mogą być procedury obsługi

przerwań - różnicując ich pilność dokonuje się określenia priorytetów

poszczególnych przerwań;


Priorytetowość przerwań może być zrealizowana:

• sprzętowo - przez odpowiednie kontrolery (MSI, LSI) ...

kontrolerprzerwań

CPU

I/O1 I/O2 I/On

zał: priorytety: n>..>2>1

priorytety: 1>2>...>n

CPU

I/O1 I/O2 I/On

Vcc

Vcc


... lub odpowiednią strukturę połączeń systemu przerwań

(np. łańcuch urządzeń przerywających);


Priorytetowość przerwań może być zrealizowana:

• programowo - poprzez wspólny początek procedur obsługi przerwań

będący arbitrem systemu przerwań (rozpoznaje źródła aktualnych

przerwań i decyduje o kolejności ich obsługi) ...

CPU

I/O1 I/O2 I/On

Vcc


... programowy arbiter systemu przerwań z indywidualnym sprawdzaniem (pooling) urządzeń przerywających

CPU

I/O1 I/O2 I/On

Vcc

c.d. programu tła4 5 6 71 32PASPprogram tła

INTX


... programowy arbiter systemu przerwań z grupowym sprawdzaniem urządzeń przerywających

c.d. programu tła4 5 6 71 32PASPprogram tła

INTX

CPU

I/O1 I/O2 I/On

Vcc


Wielopoziomowość systemu przerwań - dopuszczenie do zawieszenia

aktualnie realizowanej procedury obsługi przerwania w celu realizacji

innej, zwykle o wyższym priorytecie, procedury obsługi

nowozgłoszonego przerwania.

Przerwania - systemy obsługi 14/22

t1

2 1 2 3

t2

T P2 T P1 P2 P3

1. Jednopoziomowy bez priorytetów

Cechy:

• opóźnienia (t1 , t2) w reakcji na przerwanie;

• możliwość zgubienia przerwania podczas tych opóźnień;

• maks. czas zwłoki w obsłudze danego przerwania może być równy sumie czasów obsługi pozostałych przerwań w systemie.

System stosowany w małych systemach mikroprocesorowych przy 1..2 źródłach przerwań.


2. Jednopoziomowy z priorytetami

Cechy:• można wskazać ważniejsze przerwania, których obsługa będzie miała pierwszeństwo przed pozostałymi;

• opóźnienia (t1 , t2) w reakcji na przerwanie;

• przerwania o niższych priorytetach mogą długo czekać na obsługę;

• możliwość zgubienia przerwania podczas tych opóźnień.

System stosowany przy niewielkiej liczbie źródeł przerwań.

t2

2 3 1,2

t1

T P2 T P3 P2 P1

pozorna jednoczesnośćwystąpienia przerwań

priorytety: 3>2>1


3. Wielopoziomowy bez priorytetów

Cechy:• każde przerwanie jest natychmiast obsługiwane;

• proces obsługi dowolnego przerwania może zostać zawieszony na dość długo - przez procedury obsługi pozostałych przerwań.

System bardzo rzadko stosowany.

2 1 3 2 1

T P2 P1 T P3 P2 P1 2 P3 T


4. Wielopoziomowy z priorytetami

Cechy:• przerwania o niskich priorytetach dłużej czekają na obsługę;

• można przyśpieszyć obsługę ważniejszych przerwań.

System zalecany przy większej liczbie źródeł przerwań.

2 1 1 2 3

T P2 P1 T P1 P2 P3 2 P1 T priorytety: 3>2>1

Przerwania - rodzaje 18/22

Rodzaje przerwań - ich zastosowania

1. Przerwania zegarowe - regularne, o f > 1Hz:

• odmierzanie odcinków czasu (np. w ms);

• pomiar czasu astronomicznego;

• w małych systemach mikroprocesorowych: obsługa urządzeń zewnętrznych (klawiatur, wyświetlaczy, itd.).


2. Przerwania od urządzeń zewnętrznych (komputerowych) - nieregularne:

informują mikroprocesor o:

• gotowości urządzenia do nowej transmisji informacji;

• zakończeniu dotychczasowej transmisji.


3. Przerwania od układów kontrolujących pracę systemu - sporadyczne, zwykle o wysokim priorytecie: sygnalizują szczególne stan pracy:

• zanik zasilania;

• błąd parzystości w bloku pamięci;

• załamanie się cyklu pracy oprogramowania;

• błąd/wyjątek procesora/koprocesora.


4. Przerwania od układów sprzężenia z obiektem - nieregularne:

informują mikroprocesor o różnych zdarzeniach w kontrolowanym obiekcie:

• zadziałanie krańcówek alarmowych;

• przekroczenie poziomów alarmowych, itp.

Przerwania 22/22

Podział zadań pomiędzy program tła a procedury obsługi przerwań

I II IIIprogram tła

LOOP: JP LOOP(tzw. martwa pętla)

realizacja zadań o niskiejpilności

realizacja prawie 100%zadań

procedury obsługi przerwańrealizacja 100% realizacja reszty

"ważniejszych" funkcjiograniczone funkcje np.do akwizycji danych ,obsługi stanówalarmowych

cechypełna synchronizacja wczasie działań systemu

konieczny systemwymiany danych międzyobu warstwamioprogramowania

utrudnienia czasowegozsynchronizowaniadziałań

Przerwania

Documents

Transcript of Przerwania