Файл: Каган Б.М. Цифровые вычислительные машины и системы учеб. пособие.pdf

Непосредственно к системе прерывания относятся по­ ля ССП, содержащие маски прерывания и код преры­ вания. Предусмотрены следующие маски:

1) Маска системных прерываний, отдельные раз­

прерывания. Замаскированные прерывания ввода-выво­ да и внешние сохраняются в ожидании последующей от­ работки.

2)Маска прерывания от схем контроля (разряд 13). Замаскированное прерывание теряется.

3)Маска программных прерываний, отдельные раз­ ряды которой имеют следующий смысл: 36— маска пере­

полнения с фиксированной запятой, 37—маска десятично­ го переполнения, 38— маска исчезновения порядка, 39— маска потери значимости (нулевая мантисса). Замаскиро­ ванные прерывания теряются.

Установка масок производится либо в момент преры­ вания в соответствии с содержимым нового ССП, либо специальными командами загрузки ССП в ОЗУ.

Код прерывания (разряды 16—31) указывает для данного класса прерывания фактическую причину (ис­ точник) запроса прерывания. Например, в случае преры­ вания от ввода-вывода этот код указывает источник за­ проса прерывания (номер канала, номер периферийно­ го устройства), при программном прерывании — причину прерывания (некорректность кода операции, адресации, представления данных, переполнение разрядной сетки, исчезновение порядка, потеря значимости и др.).

В остальных полях ССП содержится информация, ха­ рактеризующая другие параметры состояния программы в момент прерывания.

Сюда относятся присвоенный программе код ключа защиты памяти, код признака результата последней вы­ полнявшейся команды, указатель используемого про­ граммой кода для представления алфавитно-цифровых символов. ССП содержит адрес команды, с которой про­ грамма должна начать работать при новом пуске, а так­ же код длины предшествующей команды, при выполне­ нии которой произошло прерывание. Это позволяет в ря­ де случаев определять ее адрес, что используется при не­ которых прерываниях (например от программных оши­ бок).

487

ССП хранит также «программные состояния» процес­ сора для данной программы, определяемые состоянием соответствующих управляющих триггеров.

В рассматриваемых ЦВМ существуют четыре альтер­ нативных программных состояния процессора:

1) Состояние стоп или работа (переключение произ­ водится вручную). В состоянии стоп команды программы и прерывания не выполняются, электронные часы ЦВМ стоят. В состоянии работа команды и прерывания могут выполняться.

2)Состояние ожидание или счет (определяется зна­ чением разряда 14 ССП). В состоянии ожидание про­ грамма ожидает прерывания (например от ввода-выво­ да), команды не выполняются, машинные часы работают.

Всостоянии счет команды выполняются обычным путем.

3)Состояние супервизор или задача (определяется значением разряда 15 ССП). В состоянии супервизор могут выполняться все команды, а в состоянии задача не выполняются команды ввода-вывода и некоторые коман­ ды управления («привилегированные команды»).

4)Состояние прерывание разрешено или прерывание

замаскировано. Прерывание может быть замаскировано установкой нулей в разряды масок системных и програм­ мных прерываний и маски прерывания от схем контроля. Если какие-либо разряды этих масок содержат единицу, то соответствующие прерывания выполняются (состоя­ ние—прерывание разрешено).

Г л а в а д е в я т а я

КАНАЛЫ ВВОДА-ВЫВОДА

9 - 1 . О Б Щ И Е П О Н Я Т И Я О К А Н А Л Е В В О Д А - В Ы В О Д А

По мере расширения областей применения вычисли­ тельных машин и превращения их в системы обработки данных обогащался арсенал средств вычислительной техники II изменялся подход к логической организации вычислительной системы. Современные вычислительные системы содержат в своем составе большой и разнооб­ разный набор устройств для запоминания, регистрации, отображения, ввода и вывода информации. Для всех этих устройств существует общий термин «периферийные устройства». В качестве внешней памяти современные

488

вычислительные системы используют запоминающие устройства на магнитных лентах, дисках, барабанах. По­ мимо перфокартной и перфолентой аппаратуры для вво­ да и вывода информации применяются читающие устрой­ ства, считывающие с документов информацию, записан­ ную магнитными чернилами, специальными шрифтами. Наряду с медленно действующими электрифицированны­ ми пишущими машинками для регистрации результатов обработки применяются быстродействующие строчные печатающие механизмы, построители кривых, устройства отображения алфавито-цифровой информации на элек­ тронно-лучевых трубках. -I

Существенное значение приобрела проблема опера­ тивной связи человека с машиной, что выразилось в раз­ работке многочисленных типов запросно-ответных пуль­ тов, соединяющихся с машиной с помощью специальных кабелей или через стандартные телефонные и телеграф­ ные сети. Наконец, применение машин для управления технологическими процессами привело к оснащению их аналого-цифровыми и цифро-аналоговыми преобразовате­ лями и другими видами устройств связи С производствен­ ными объектами.

Расширение номенклатуры устройств ввода-вывода привело к тому, что в настоящее время характеристики вычислительной системы определяются не только и не столько возможностями ее процессора, сколько набором периферийных устройств, их техническими данными и ло­ гической организацией их совместной работы в си­ стеме.

Развитие периферийного оборудования вычислитель­ ных систем поставило перед современной вычислительной

устройств как по отношению друг к другу, так и по от­ ношению к работе процессора;

необходимость унификации программирования вводавывода;

обеспечение реакции вычислительной системы на мно­ гообразие ситуаций, возникающих в устройствах вводавывода (готовность устройств, нарушение нормальной работы и др.)

489

Современная вычислительная техника решает эти проблемы путем создания специальных унифицированных

(интерфейсов).

В настоящей главе рассматриваются логическая орга­ низация, свойства и виды каналов ввода-вывода. Вопро­ сы, связанные с построением интерфейсов, рассматрива­ ются в гл. 10.

Системы с переменным составом оборудования. Пе­ ременность состава оборудования означает, что система команд, аппаратура сопряжения устройств и логика уп­ равления ими должны быть таковы, чтобы присоединение нового устройства не вызывало в существующей части системы никаких других изменений, кроме изменения программы и кабельных коммутаций. Основное преиму­ щество подобной концепции состоит в том, что системы с переменным составом оборудования можно легко при­ способить к требованиям различных потребителей, обес­ печивая их тем набором устройств, который необходим и экономически целесообразен для данного применения. Кроме того, можно легко расширять и модернизировать систему по мере выявления новых потребностей или раз­ работки новых более совершенных устройств вычисли­ тельной техники, предотвращая моральное старение раз­ работанной системы.

Структура вычислительной системы с переменным со­ ставом оборудования может быть схематично представле­ на следующим образом: имеется центральное ядро систе­ мы, состав которого неизменен, и произвольное число пе­ риферийных устройств, присоединяемых к центральному ядру в зависимости от требований конкретного потреби­ теля. Состав центрального ядра и набор периферийных устройств могут быть различными. Например, в качестве центрального ядра может выступать тот минимальный комплект устройств, который позволяет рассматривать систему как самостоятельную вычислительную или уп­ равляющую машину. В этом случае ядро должно вклю­ чать вычислительное устройство (процессор), выполняю­ щее арифметические и логические операции, и память некоторого минимального объема для хранения текущих программ и данных. Присоединяя к минимальному комп­ лекту те или иные вводные и выводные устройства, дополнительные модули памяти и т. п., получаем расши­

490