Файл: Единая система ЭВМ..pdf

маски и коды прерывания фиксируются в слове состояния программы (ССП). Отдельные поля ССП могут меняться динамически или к ним имеет доступ программист, другие поля могут быть изменены только управляющей программой.

В момент возникновения прерывания завершается выполне­

ние очередной команды программной последовательности, фор­ мируется вся информация в ССП текущей программы и ССП записывается в отведенную ячейку памяти, доступную для про­ цессора только в режиме обработки прерывания. Причина прерывания фиксируется кодом прерывания в текущем ССП.

Из другой, также заранее определенной ячейки памяти, в про­ цессор загружается ССП новой программы, начинающей обра­

ботку вызвавшего его прерывания. Выход из процесса преры­ вания завершается загрузкой в процессор ССП старой (пре­ рванной) программы.

Для разрешения случаев одновременного возникновения нескольких прерываний установлена последовательность их об­

работки, определяющая степень приоритетности прерываний каждого класса в следующем порядке: прерывания от схем контроля, прерывания программные или прерывания при обра­ щении к. супервизору, внешние прерывания, прерывания вво­ да— вывода. Программные прерывания и прерывания при обращении к супервизору взаимно исключают друг друга и не могут появиться одновременно. Поскольку работа механизма прерываний построена по принципу «первый пришел последним обслуживается», фактический порядок прерываний соответ­

ствует их важности — ввода — вывода, внешние, программные и супервизора. Прерывания от схем контроля машины блоки­ руют выполнение всех других прерываний.

Для возможности подавления некоторых типов прерываний введена система маскирования: сигнал прерывания может быть обработан, если соответствующий разряд маски не равен нулю. При маскировании какого-либо прерывания запрос на него или ожидает и будет воспринят позже или теряется. К ожидающим

при маскировании прерываниям относятся прерывания ввода — вывода и внешние. Прерывания от схем контроля машины за­ маскировать нельзя.

В пределах каждого класса возможны различные типы преры­ ваний, хотя не все они используются или допускают маскиро­

вания. Так, из 256 возможных типов программных прерываний используется только 15, из которых лишь 4 могут быть замас­ кированы. В распоряжении программиста имеется команда, по­ явление которой из программе автоматически вызывает преры­ вание. Команда содержит код прерывания, указывающий на его причину. В результате программист имеет возможность обра­ щаться к необходимым ему средствам управляющей программы.

15

Состояние процессора определяется парами взаимоисклю­ чающих программных состояний четырех типов:

СТОП — РАБОТА ОЖИДАНИЕ —СЧЕТ

ПРЕРЫВАНИЕ ЗАМАСКИРОВАНО — ПРЕРЫВАНИЕ РАЗРЕШЕНО

СУПЕРВИЗОР — ЗАДАЧА

Состояние СТОП — РАБОТА. Переключение между этими состояниями производится только вручную. В состоянии СТОП команды не выполняются, прерывания игнорируются, таймер стоит. В состоянии РАБОТА процессор может выполнять команды и обслуживать прерывания.

Состояние ОЖИДАНИЕ — СЧЕТ. В состоянии СЧЕТ коман­ ды выполняются как обычно. В состоянии ОЖИДАНИЕ команды не выполняются, но счет машинного времени идет и допустимы

прерывания ввода — вывода и внешние. Выбор одного из этой пары состояний выполняется с помощью соответствующего раз­ ряда ССП.

Состояние ПРЕРЫВАНИЕ ЗАМАСКИРОВАНО — ПРЕРЫ­

ВАНИЕ РАЗРЕШЕНО определяет отношение процессора к не­ которым видам прерываний и задается изменением значения

разрядов маски в ССП.

Состояние СУПЕРВИЗОР —ЗАДАЧА. В состоянии ЗА­

ДАЧА все команды ввода — вывода и некоторые команды управления являются недопустимыми. В состоянии СУПЕРВИ­ ЗОР разрешены все команды. Выбор состояний задается зна­ чением 15-го разряда ССП.

Дополнительным средством в процессоре (модели) является

интервальный таймер, который служит для измерения относительного времени и представляет собой полноразрядное олово, хранящееся в специально отведенной для него ячейке основной оперативной памяти. Из содержимого этой ячейки каждые 20 мсек вычитается 1. Содержимое рассматривается как целое число со знаком и может обрабатываться как обыч­ ный операнд с помощью арифметики с фиксированной запятой.

При переходе значения таймера через нуль от положительного

значения к отрицательному выдается сигнал внешнего преры­ вания. Интервальный таймер может быть использован для ор­

ганизации особых режимов работы. Так, установив заранее его значение, программист может задать время обслуживания ма­ шиной одной задачи.

Необходимое взаимодействие между машиной и оператором

обеспечивается с помощью пульта управления, входящего в про­ цессор.

C помощью пульта оператора осуществляются включение и

выключение питания, индикация питания, индикация состояния

системы, выполняется ручное введение прерывания, загрузка системы. Кроме того, на пульте имеются средства для вмеша­

(6

тельства оператора в вычислительный процесс; кнопки сброса и останова, переключатели рода работы, переключатели на­ бора адреса и данных и т. д. Часть пульта оператора, служащая только для целей технического обслуживания системы, назы­

вается пультом инженера.

Внутренняя структура процессора конкретной модели может иметь дополнительные элементы, необходимые для реализации заданных технических характеристик. К таким особенностям

процессоров относятся: состав и времена выполнения операций,

разрядность обработки, принцип управления (микропрограмм­ ное или жесткое), наличие блоков ускоренного выполнения не­

которых операций, ассоциативные регистры и др. Однако все эти особенности не затрагивают логической структуры процес­

сора и модели, а следовательно, сохраняют совместимость моделей Единой системы.

ОРГАНИЗАЦИЯ ВВОДА—ВЫВОДА

Концепции, заложенные в систему организации ввода — вы­ вода, обеспечивают совместимость ввода — вывода всех моделей за счет унификации методов управления внешними устрой­ ствами. Кроме того, в системе реализованы совмещение опера­ ций обмена с внешними устройствами с операциями процессора

иодновременная работа нескольких внешних устройств.

Технические средства, необходимые для организации обмена

свнешними устройствами, разделены на два уровня. Нижний уровень 'включает средства управления конкретным внешним устройством и верхний — средства, организующие работу всех входящих в машину внешних устройств в системе с процессором

иосновной оперативной памятью.

Нижний уровень составляют устройства управления внеш­ ними устройствами. Эти устройства обладают логическими воз­ можностями, необходимыми для обеспечения работы данного внешнего устройства. Благодаря этому появляется возможность независимо от характеристик отдельного ВУ организовать управление им со стороны верхнего уровня обмена стандартным

образом. Устройство управления расшифровывает команды ввода — вывода, интерпретирует их для данного типа внешнего устройства и формирует последовательность сигналов, необхо­ димых для выполнения заданной операции. Устройство управ­ ления может быть выполнено отдельно или составлять единое

целое с ВУ. Некоторые типы ВУ (например, диски и ленты)

работают таким образом, что в любой момент времени обмен

осуществляется только с одним устройством из группы однотип­

ных устройств. В таком случае устройство управления обслужи­ вает несколько ВУ и последние присоединяются к нему через систему стандартного сопряжения — малый интерфейс-—' •

17

Технические средства верхнего уровня системы ввода — вы­

вода, которые рассматриваются как логически самостоятельное функциональное устройство — канал ввода — вывода, обслужи­ вающее процесс обмена данными между ВУ и основной опера­ тивной памятью под управлением процессора. Программы вво­

Рис. 5. Система ввода — вывода

функции канала реализуются на оборудовании процессора, ра­ бота которого распределяется между процессором и каналом. Сопряжение между верхним и нижним уровнем системы вво­

да— вывода стандартизовано для всех каналов и называется интерфейсом ввода — вывода. Интерфейс ввода — вывода дает

возможность подсоединять к каналу до восьми устройств управ­ ления ВУ или до 256 ВУ. Структура системы ввода — вывода показана на рис. 5.

18

Все внешние устройства, подключаемые к каналу, разли­ чаются между собой лишь адресами, частотой запросов на об­ служивание и частотой выдачи информации. При проведении обмена данными между основной оперативной памятью и внеш­

ним устройством используются два режима: монопольный и мультиплексный. В монопольном режиме работающее внешнее

устройство монополизирует все средства управления канала и

интерфейс ввода — вывода до завершения передачи данных. В мультиплексном режиме канал может обслуживать несколько одновременно проводимых операций ввода — вывода., которые

расщепляются на короткие интервалы времени. В каждый та­ кой интервал через интерфейс передается небольшой сегмент информации (в байт-мультиплексном режиме таким сегментом является байт), а интервалы, относящиеся к различным опера­ циям, чередуются в зависимости от поступления запросов от

внешних устройств.

В ЕС ЭВМ имеются каналы двух типов: селекторные и мультиплексные, названные так в соответствии с режимами,

в которых они работают. Средства канала, выполняющие от­ дельную операцию ввода — вывода, называются подканалом, число которых и определяет возможность работы канала в том или другом режиме.

Селекторный канал имеет только один подканал и работает только в монопольном режиме, обслуживая в каждый момент

только одно внешнее устройство. Все остальные подключенные к селекторному каналу ВУ в это время могут выполнять опера­ ции, не требующие средств канала. Если селекторный канал не занят выполнением операции обмена или обрабатывает преры­ вания, в нем осуществляется последовательный просмотр под­ ключенных ВУ для получения информации о их состоянии.

Мультиплексный канал имеет несколько подканалов и мо­ жет работать как в мультиплексном, так и в монопольном режи­ мах. При работе в мультиплексном режиме канал обеспечивает

выполнение по одной операции обмена в каждом подканале.

При этом общая нагрузка на канал не должна превышать его пропускной способности. Если мультиплексный канал не занят обслуживанием никакого ВУ, в нем происходит последователь­ ный просмотр подключенных внешних устройств с целью обна­

ружения запросов на передачу данных или сигналов преры­ вания.

При работе в монопольном режиме работающий подканал монополизирует средства канала и ведет себя аналогично се­

лекторному каналу, блокируя работу в остальных подканалах.

Инициирование и выполнение всех операций обмена с внеш­ ними устройствами происходят по командам процессора, коман­ дам канала и приказам. Команды процессора являются частью рабочей программы. Команды канала декодируются и выпол­ няются каналами и являются общими для всех типов внешних

19