4.1. Система прерываний. Запросы прерываний. Характеристики системы прерываний.

Во время работы ЭВМ внутри нее самой или во внешней среде (в объекте, управляемом ЭВМ) могут возникнуть события, требующие немедленных ответных действий.
Прерывание программы – это способность ЭВМ при возникновении определенных ситуаций, требующих немедленной реакции ЭВМ, прекратить выполнение текущей программы и передать управление программе, реализующей реакцию ЭВМ на возникшую ситуацию.
Устройства, требующие вмешательства ЭВМ называются источниками прерываний.
Каждое событие, требующее прерывание, сопровождается сигналом, который называется запросом прерывания.
Программу, затребованную запросом прерывания, называют прерывающей программой.
Т.е. это процесс, временно переключающий микропроцессор на выполнение другой программы (так называемый обработчик прерывания) с последующим возвратом к прерванной программе.
Адрес программы-обработчика прерывания вычисляется по таблице векторов прерываний.
Механизм прерываний поддерживается на аппаратном уровне.
В зависимости от источника, прерывания делятся на
аппаратные - возникают как реакция микропроцессора на физический сигнал от некоторого устройства (клавиатура, системные часы, клавиатура, жесткий диск и т.д.), по времени возникновения эти прерывания асинхронны, т.е. происходят в случайные моменты времени;
программные - вызываются искусственно с помощью соответствующей команды из программы (int), предназначены для выполнения некоторых действий операционной системы., являются синхронными;
исключения - являются реакцией микропроцессора на нестандартную ситуацию, возникшую внутри микропроцессора во время выполнения некоторой команды программы.
По другой классификации прерывания делятся на
внешние - вызываются внешними по отношению к микропроцессору событиями
(по существу - это группа аппаратных прерываний) Вложенных прерываний нет!
внутренние - возникают внутри микропроцессора во время вычислительного процесса (по существу - это исключительные ситуации и программные прерывания).
Система прерываний - это совокупность программных и аппаратных средств, реализующих механизм прерываний.
Основные функции системы прерывания:
запоминание состояния прерываемой программы и переход к прерывающей программе;
восстановление состояния прерванной программы и возврат к ней.
Характеристики системы прерываний
Для оценки эффективности систем прерываний могут быть использованы следующие характеристики:
Общее число запросов прерывания (входов в систему прерываний).
Время реакции – время между появлением запроса прерывания и моментом прерывания текущей программы.
Затраты времени на переключение программ (издержки прерывания) равны суммарному расходу времени на заполнение и восстановление состояния программы.
Глубина прерывания – максимальное число программ, которые могут прерывать друг друга. Если после перехода к прерывающей программе и до ее окончания прием запросов прекращается, то говорят, что система имеет глубину n, равную 1. Глубина n, равна N, если допускается последовательное прерывание до N программ. Глубина прерывания обычно совпадает с числом уровней приоритетов в системе прерываний.
Число уровней прерывания (число классов прерывания). В ЭВМ число различных запросов (причин) прерывания может достигать нескольких десятков или сотен. В таких случаях часть запросов разделяют на отдельные классы или уровни. Совокупность запросов, инициирующих одну и ту же прерывающую программу, образует класс или уровень прерывания.