Солонина А., Улахович Д. Алгоритмы и процессоры цифровой обработки сигналов (2002) (1095891), страница 52
Текст из файла (страница 52)
Выполнение прерывания иыиалггегггге ир|рывпт|я соответствует переходу к подпрограмме обслуживания прерывания, се выполнению и возврату (или невозврату) к продолжению текуп|ей программы. Выполнение прерывания пачщ|ается с обращения к вектору прерывания обслуживаемого источника, содержимое которого оп- ь 282 Алгоритмы и процессоры цифровой обработки сигналае ределяет тип прерывания — быстрое или долгое. В различных процессорах выполнение прерываний в основном отличается сохраняемой в стеке нн Формацией, способом загрузки в стек и изъятия из стека (программным нли аппаратным), оршнизацией стека (специальный яви обшего назначения). При выполнении прерываний по некоторым особым уиовиям (например, ио ошибке стека илн недопустимой команде) возлюжно невозврагцение к про должепию прерванной программы, поскольку ошибка люжет оказаться нс ушранимой, и попытка возврата в прерванную программу приведет к зацикливанию; в этих случаях подпрограмма обслуживания прерывания должна заканчиваться не командой возврата, а командой останова.
Обслуживание прерывания по сигналам аппаратного сброса ВЕЗЕТ принципиально отличается от прерываний всех остальных источников. Аппаратный сброс КЕБЕТ имеет наивысший приоритет н в любой момент может прервать работу процессора для установки его в начальное состояние. Конкретные действия в этом случае определяются архитектурой процессора.
Задержка обслуживания прерывания возникает, если необходикю завершить выполнение команл, прерывание которых привело бы к необратимому нарушению выполнения текушей программы, например, задержка происходит, если выполняется команда повторения вкв (или ее модификации) и следуюшая за ней до их полного завершения. 7.6. Состояние ожидания Ожиданием называется состояние низкого потребления энергии процессором, когда блокируются все схемы процессора за исключением внутрикрнсталльной периферии.
Процессор переходит в состояние ожидания по команде "ожидание до прерывания" (нлтт — в процессорах фирмы Могого!а, пл.в — в процессорах Фирм Апа!ой Рет(сез и Техаз 1пмгшпепш). Выход из состояния ожидания происходит по запросам от немаскируемых аппаратных источ>шков или разрешенных маскируемых аппаратных источников. Обслуживание прерывания выполняется в установленном порядке, после чего выполняется команда, сделуюшая за командой "ожидание до прерывания". При этом, если в процессоре установлен бит обшего маскирования, например, как в процессорах фирм Техаз !пашгпепьз и Апа1оь Оет)сш, процессор все равно выходит нз состояния прерывания, однако в этом случае сразу ~гачинает выполняться команда, следуюшая за томь Различные модификации комаплы тога к (где к принимает несколько возможных значений) в процессорах данных фирм соответствуют разным уровням экономичности энергопотребления и сопутствуюшнм режимам работы периферийных устройств.
Глава 8 Периферийные устройства 8.1. Основные понятия и определения Процессор, кроме вычислительного блока, содержит разнообразные устройства, обеспечиваюшие его работу; эти устройства называют внутренней периферией. Подключаемые к процессору устройства называются клешней периферией. Внутренню1о периферию составляют: ьз аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи, если они рас- положены в одном с вычислительным блокол1 кристалле; П порты, обеспечиваюшие сопряжение с внешней перифериен; (З таймеры: (З компандеры; ГЗ генераторное оборудование; П внутрикристальный эмулятор и т. д. К внешней периферии относятся: (3 разнообразная память; (З контроллеры, обеспечивавшие управление систеьюй; П аналого-цифровые и пифро-аналоговые преобразователи, если они не входят в состав кристалла, а представляют собой отдельные, самостоятельные микросхемы; 0 системы сопряжения с каналом связи; П устройства отладки и т.
д. Элементы внешней периферии, здесь не рассматриваемые, отличаются принципами построения, видамн сигналов, скоростью передачи сигналов, Алгоритмы и процессоры цифровой обработки сигналоз 284 Глава В. Периферийные устройства 285 способами обгаена информацией, конструктивными особенностями и другими параметрами. В связи с этим должна обеспечиваться возможность связи и обмена информацией л~ежлу любыми устройствами, входящими в систему ЦОС; иначе говоря, необходимо обеспечить соеагегенлгогть ЦПОС с периферией так, чтобы система работала в реальном времени. Кроме того, в процессе отладки системы к ней люгут подключаться специальные устройства — грсдггпеа ольтадкл, работаюгиие в диалоговом с инженером режиме Отсюда вытекает необходимость организации специального сопряжения процессора с внешней периферией. Совокупность метолов и средств, обеспечивающая сопряжение процессора и периферии, называется интерфейсом (от англ.
пиег/псе — сопряжение, согласование). Интерфейс включает в себя средства обеспечения функциональной, элсктричсской и механической совместимости. В соответствии с этим часто говорят о функциональном, электрическок1 и механическом интерфейсах. Различают внутренний и внешний интерфейс. Внутренний интерфейс обеспечивает сопряжение между цснзральныы процессорным устройством (ЦПУ) и внутренней перифериен; внешний — межлу процессором и внешней периферией.
8.1.1. Функциональный интерфейс Функциональный интерфейс предназначен для обмена информацией и дан- ными. Ои включает в себя: С) систему согласования по харалтеристикам управляющих сигналов обмена; (З правила обмена управляюшими сигналами; С) протокол — правила обмена информацией и данными. Согласование по характеристикам управдяюших сигналов обмена выявляет две проблемы: С) выработки управляющих сипилов для обеспечения своевременного обмена информацией (ленными); (З преобразования внешних сигналов, которые могут быть как цифровыми, так и аналоговыми, в сигналы, совместимые с сигналами на шинах процессора. Эти проблемы решаются устройствами ввода/вывода, которые называк1гся по)япалги (рис.
Б.1). Общепринято направление потоков информации рассматривать относительно процессора. Порты и соответствующие им интерфейсы различаются пе только по назначению, но и по ряду других функциональных признаков, приводимых в табл. 8.1. Таблица ВЛ.
Общие характеристики портов Общая характеристика Признак Назначение Ввод~вывод, управление, связи с другими ЦПОС и процессо- рами общего назначения, коммуникационные (для организа- ции многопроцессорных систем) Различаются по количеству битое, участвующих е обмене информацией в единицу времени Последовательный и параллельный Синхронный и асинхронный; асинхронным может быть только последовательный гюрт Тип синхронизации Управляет процессором по условию своего состояния В)0 Битовый Хост-порты Специализированные параллельные порты для обмена информацией между ведущим (хосг) и ведомым процессорами Порпкьв гаодп называют устройство, через которое инфорыаш~я от периферии иоступаст в процессор.
Поре аыеодп — это устройство, че)хэ которое информация от процессора передается на периферию. Задача порта ввода/вывода состоит в размегцении информации на шине ланных, дальнсйший жс путь информации определяется программой, записанной в памяти процессора. С точки зрения способа обмена данными различают последовательные и Параллельные порты (интерфейсы). Посзедовавпмьпькг пгпперфейс имеет формат в один бит (символ). т. е. передает и прииигдает ланные по принципу "один бит за другим"; параъзельнглй интерфейс — имеет формат в несколько битов (8, 16 или 32 бита), которые принимаются или перелаются олновременно. Для адресации портов используется пдреслал ~иинп. Зачастую адреса портов ввода совпадают с адресами портов вывода (например, и тот и лругой адрес может быть равен 5, т.
е. выбран пятый порт ввода и пятый порт вывода). Выбор порта нвола или вывода осуществляется с полюшью сигналов па соответствующих управляюгцих линиях. В случаях, когда для ввола и вывода служит одна и та же шипа, называемая лультпплекслроеанлой, предусматривается дополнительная, управляющая линия, сигнал на которой указывает Направление движения данных: например, при установке иа неп "1" задается вывод, а при установке "О" — ввод.
)т(оыснт передачи/присма (вывода/ввода) информации определяется коротким импульсом либо на линии синхронизации, либо на специально выделяемой линии. Этот сигнал называется стробозг (англ. аггее — селекторный импульс). длительность строба обычно составляет от половины до нескольких периолов тактовой частоты (частоты сипхронизашш). Текил~ образом, Моменты виола и вывода можно описать в виде логических выражений: Ввоз = (ввод данных) й строб; Вывод = (вывгш данных) Вг строб. ГЛава В.
Периферийные устройства гвт О. о Алгоритмы и процессоры цифровой обработки сигналов Й 6 .О Ю Я Ь ь 3 3 Р б Ка рис. 8.1, и представлена структурная схема обмена данпь<ми между процессорок< и внешней пакн<тыо, а на рис. 8.1, б — временная диаграмма процесса вывода данных. По команде пересылки данные из ячейки памяти процессора поступают на порт вывода и формируется сигнал доступа порта вывода; одновременно на шине адреса устанавливается адрес ячейки внешней пекин.и и формируется сигпап доступа шины адреса. Формирователь строба выдает короткий импульс, который разрешает выставить на шине данных перелаваему<о информацию и активизирует ячейку внешней памяти согласно алресу, выставленному на адресной шине. Данные записываются в выбранную ячейку.
При организации системы ЦОС возникает проблема полного согласования работы процессора и внешней периферии. Если такого согласования нет, вполне возможна ситуация, котла будет осуществляться ввод данных в процессор, хотя цредыдушие данные еше не переданы из порта ввода в ЦПУ. Аналогичный сбой может произойти (и обязательно происходит!) црн выводе данных из процессора. Во избежание подобного рода неприятностей вводят правила обмена информацией. Совокупность правил, устанавливающих единый порядок обмена информацией (данными) н управляющими сигналакп<, называют лролюкатп<т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
