Совмещение операций обработки ввода-вывода
3.3 Совмещение операций обработки ввода-вывода
Основные средства, позволяющие совместить операции ввода-вывода - прерывания и приостановки.
Прерывание - процесс переключения ЦП с одной программы на другую по внешнему сигналу с сохранением информации для последующего возобновления прерванной программы. Процесс прерывания показан на рисунке 3.4, где ПУ при возникновении события, требующего реакции со стороны ЦП, формирует сигнал, называемый запросом прерывания. Он может поступать в ЦП в произвольные моменты времени асинхронно по отношению к выполнению программы, поэтому запросы прерываний запоминаются на специальном регистре, называемый регистром запроса прерываний (РгЗП).
Рисунок 3.4 – Схема работы прерывания
Если Вам понравилась эта лекция, то понравится и эта - 6. Ключевые статьи Женевских конвенций.
Состояние РгЗП анализируется аппаратными или программными сред- ствами в определенные моменты выполнения программы (команды). После выполнения каждой команды схемы управления производят опрос состояния РгЗП и при наличии в нем единицы переходят к выполнению прерывания. Интервал времени ожидания между моментом поступления сигнала запроса прерывания в РгЗП и моментом начала обработки прерывания называют временем реакции на прерывание. Обработка прерывания включает в себя этапы запоминания состояния прерываемой программы и перехода к выполнению прерывающей программы (Тз – время запоминания состояния), собственно выполнения прерывающей программы (Тпп), восстановления состояния прерванной программы и возврата к ее выполнению (Тв). Интервалы Тз и Тв представляют собой накладные затраты, зависящие от способа реализации системы прерываний, которые в случае использования механизма прерываний для согласования моментов времени передачи данных между ЦП и ПУ могут снизить возможность параллельного выполнения операций обработки и ввода-вывода или сделать его невозможным.
Систему прерываний характеризуют способом опроса РгЗП, общим числом входов от внешних источников, числом уровней прерывания (по которым сгруппированы определенные источники), глубиной прерывания (максимальным числом программ, которые могут быть последовательно прерваны друг другом), системой приоритетов и организацией переходов к следующей программе.
Приостановка - процесс, при котором средства управления, работающие автономно от ЦП, задерживают работу на время цикла памяти Тц, при этом ОЗУ непосредственно занято приемом или выдачей информации для другого устройства. Во время приостановок текущее состояние процессора не меняется, но выполнение программы (команды) задерживается до освобождения ОЗУ. Процесс приостановки работы ЦП показан на рисунке 3.5.
Рисунок 3.5 – Схема работы приостановки
Если обращение процессора к ОЗУ произошло в момент времени t1, но ОЗУ занято выполнением записи-чтения данных от другого источника (например, от СВВ), то работа ЦП приостанавливается на время t до момента t2 освобождения ОЗУ. Приостановки используются при организации СВВ.
