Система прерываний. 
Разработка гипотетической ЭВМ, выполняющей различные операции по обработке данных

Прерывания представляют собой средство изменения последовательности выполнения команд и операций в ответ на внешние асинхронно происходящие события (запросы на прерывание). Обработкой прерывания занимается специальная программа-обработчик.

Рис. 8 Принцип прерывания программы

Система прерываний выполняет ряд функций:

• · организация вхождения в прерывающую программу;
• · организация приоритетного выбора между запросами, поступающими одновременно;
• · организация возврата в прерванную программу.

Реализация прерываний оказывает значительное воздействие на производительность и гибкость системы.

По заданию система прерывания радиальная, с обработкой на микроуровне. В такой системе (структуре) предусмотрено отдельная линия запроса для каждого устройства. Обработка на микроуровне означает, что прерывание выполняемой программы осуществляется на выполнении текущей команды, т. е. можно прервать выполнение текущей микрокоманды.

Каждое устройство соединено собственно линией связи с контроллером прерываний. Контроллер имеет возможность обмениваться с ШД для чтения или записи слова маски и слова статуса.

Маска прерывания представляет собой двоичный код, разряды которого поставлены в соответствие запросам прерывания. Состояние «1» в данном разряде регистра маски разрешает, а состояние «0» маскирует прерывание от соответствующего запроса. Изменяя маску прерывания можно устанавливать произвольные приоритетные соотношения без перекоммутации линий, по которым поступают запросы прерываний. Предполагается, что маска записывается по фиксированному адресу в контроллере прерываний, поэтому с шиной адреса «общение» не происходит, т.к. оно не нужно. Для того, чтобы установить маску по шине управления в контроллер приходит команда на установку (считывание), а на шине данных выставляется сама маска.

Схема работы системы прерываний:

При поступлении запроса, в соответствии с заданными приоритетами и словом маски контроллер формирует вектор прерывания, который передается для дешифрации в ПЗУ Адресов Обработчиков Прерываний (АОП).

На выходе АОП формируется адрес микропрограммы обработки прерывания.

Выдается сигнал запроса на прерывание в секвенсор INTR.

Секвенсор выдает сигнал подтверждения прерывания INTA, который поступает на вход разрешения вывода OE АОП.

Секвенсор переводит свой выход в МПП в третье состояние, а адрес микрокоманды поступает с АОП.

Начинает выполняться микропрограмма обработки прерывания, которая производит сохранение слова состояния текущей микропрограммы и программы в памяти. Для этого может использоваться как ОЗУ, так и часть регистрового файла АЛУ.

Производится непосредственно выполнение программы обработки прерывания.

Осуществляется восстановление всех сохраненных данных и возврат к прерванной микропрограмме.

Такая система дает малое время отклика, однако для ее реализации требуется запомнить большое количество информации — счетчик тактов, регистр кода операции и т. д. Для этого могут быть выделены специальные регистры или может использоваться часть ОП.