Система прерываний. 
Разработка контроллера прямого доступа к памяти

Прерывания представляют собой средство программной обработки тех или иных событий, возникающих в вычислительной системе. Функции системы прерывания:

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. Это связано с тем, что оперативность системы при ответе на запрос напрямую зависит от метода реализации системы прерываний.

Рис. 3.2.1 Структурная схема системы прерываний

При необходимости прерывания некое устройство выставляет запрос контроллеру. Контроллер прерываний обрабатывает запрос и выдает сигнал процессору о прерывании, помимо этого контроллер выставляет вектор прерывания, т. е. необходимую минимальную информацию об источнике прерывания. Информация же о причине прерывания считывается из регистра состояния устройства, вызвавшего прерывание. Вектор также является косвенным адресом программы обработки прерывания. Вектор поступает в ПЗУ, где происходит дешифрация вектора и преобразование его в стартовый адрес программы обработки, полученный адрес передается в ЦП. Все программы обработки прерываний перед непосредственной обработкой прерывания должны сохранять информацию о прерванной программе (слово состояния), а после обработки прерывания необходимо загружать в процессор данные прерванной программы. Управление контроллером осуществляется с шины CB. Данные прерванной программы оформляются в виде слова состояния процессора (ССП). Существует три основных способа реализации сохранения ССП:

Сохранять слово состояния в ОП, а вектор использовать в качестве косвенного адреса ОП.

Достоинство: простота и экономичность реализации. В качестве дополнительного оборудования потребуется только схема преобразования вектора в адрес ОП.

Недостаток: невозможно выполнять два прерывания подряд по одной и той же причине, т.к. в таком случае предыдущее ССП теряется.

Сохранять ССП в стеке.

Достоинство: относительная простота реализации, возможны любые прерывания в любой последовательности. При этом максимальная глубина прерываний ограничена возможностью стека.

Недостаток: возврат к прерванным программам возможен только в последовательности их прерывания.

Использовать набор регистров, подключенных к ЦП.

Достоинство: высокая скорость сохранения/выдачи ССП, как следствие — высокая реактивность системы.

Недостаток: высокая сложность реализации, высокая стоимость реализации. Как следствие цены — низкая максимальная глубина прерываний. Затраты на дополнительные регистры можно сократить, используя РОН процессора, но это приводит к сокращению регистров, которые могут использоваться для хранения переменных программ.

Оптимальным из этих трех вариантов считаю вариант использования стека. Физически же стек не реализуется. Вместо стека используется, как правило, последовательный блок адресов в ОП. Используется SP — stack pointer (указатель стека), т. е. адрес первой ячейки стека.