4.16. Организация обслуживанияcпрерыванием. Блоки pre­empt и return

Во многих случаях возникает необходимость организации об­служивания в устройстве cпрерываниями (например, при выполне­нии некоторой операции на станке произошла его поломка). Такую ситуацию можно смоделировать, считая, что отказ оборудования представляет собой транзакт, приоритет которого выше, чем у транзакта, обрабатываемого станком. В этом случае более приоритетный транзакт должен прервать обслуживание менее приоритетного транзакта, т.е. выгрузить его из устройства. Отсюда понятен дословный переводcанглийского словаpreempt – выгрузить, ноcточки зрения работы одноканальнойCMOпринято использовать термин ЗАХВАТИТЬ устройство [10]. Для организации обслуживания в уст­ройствеcпрерываниями используют пару блоковPREEMPT (ЗАХВАТИТЬ) – RETURN (ВЕРНУТЬ) так же, как для обычного устройства без прерываний использовались блокиSEIZE – RELEASE.

Блок PREEMPT имеет следующий формат:

PREEMPT A,[B],[C],[D],[E]

Таблица 4.36

Блок PREEMPT позволяет транзакту в зависимости от условий, заданных в операндах блока, занять устройство. БлокPREEMPT может также задержать транзакт на входе.

Операнд А определяет номер или имя устройства, на котором генерируется прерывание. Операнд может быть именем, положитель­ным целым, СЧА илиCЧA*CЧA.

Операнд Взадает приоритетный режим (еслиB=PR) или режим прерывания (если этот операнд опущен). При работе в приоритетном режиме транзакт, уже занимающий устройство или генерирующий на нем прерывание, может быть прерван только транзактом, приоритет которого выше приоритета данного транзакта. Прерванные транзакты претендуют на дополнительное использование устройства, когда пре­рвавший их транзакт войдет в соответствующий блокRETURN. Прерванные транзакты помещаются в список задержки в порядке приоритета.

Операнд Cзадает номер или имя блока, в который в этот же мо­мент времени должен попытаться войти прерванный транзакт. Пре­рванный транзакт теряет управление устройством, но претендует на право его использования, если только не задан аргумент операнда Е. В приоритетном режиме работы желательно задавать операндC, если прерывающий транзакт имеет более высокий приоритет, чем преры­ваемый. Операнд может быть именем, положительным целым, СЧА илиCЧA*CЧA.

Операнд Dзадает номер параметра, связанногоcпрерванным транзактом. Если прерываемый транзакт в момент прерывания на­правляется в список будущих событий (см. параграф 4.22), тогда остаток времени записывается в заданный параметр. Если такой пара­метр не существует, то он создается. В приоритетном режиме работы операндDзадают только в том случае, если прерывающий транзакт имеет более высокий приоритет, чем прерываемый транзакт. Операнд может быть именем, положительным целым, СЧА илиCЧA*CЧA.

Операнд Езадает либо не задает режим удаления (RE).Bрежи­ме удаленияREпрерванный транзакт более не претендует на исполь­зование устройства и пытается войти в блок, заданный операндомC(если в операндеЕстоитRE, то должен быть определен и опе­рандC). В приоритетном режиме работы режимREиспользуется только в том случае, если приоритет прерывающего транзакта больше приоритета прерываемого транзакта. При использованииREпрерванный транзакт не должен входить в блокиRELEASE илиRETURN, связанные устройством, в котором обслуживался прерван­ный транзакт. Если режимREне задан (операнд E опущен), то прерванный транзакт по возвращении в список текущих событий будет вновь пытаться занять устройство.

Прерываемый транзакт может находиться в списке будущих со­бытий. Если надо сделать это, то используют операнд D.

Прерванный транзакт борется за устройство, даже если он пере­мещен операндом C(еслиREне используется в операндеE). Если прерванный транзакт все еще борется за устройство, то попытка транзакта войти в блокTERMINATE приводит к ошибке. Такой транзакт перед входом в блокTERMINATE должен войти в блокиRELEASE или RETURN

Транзакт может быть прерван на любом количестве устройств.

Устройство может быть захвачено любое количество раз, но не два раза подряд одним транзактом.

Транзакт не может войти в блок, если в приоритетном режиме устройство уже захвачено транзактом cприоритетом равным или большим, чем приоритет активного транзакта. Активный транзакт помещается в соответствииcприоритетом в список задержки устрой­ства.

Транзакт не может войти в блок, если устройство находится в недоступном состоянии. Такие транзакты помещаются в список задержки устройства в соответствии cприоритетом, А внутри приорите­та – по правилуFIFO.

Стандартные числовые атрибуты, связанные cописываемым блоком, те же, что и в табл. 4.26,cдобавлением СЧАFIj– флаг пре­рывания устройства (1, если устройство находится в состоянии прерывания, 0 – в противном случае).

Следует обратить внимание, что при задании операндов Dи (или)E, операндCтакже должен быть задан.

Если приоритетный режим не задан (нет PRв операндеВ), то операндыC,Dи (или) E игнорируются. Однако возможен вариант, когда для прерванного транзакта выбирается альтернативный выход, причем приоритет транзакта не учитывается. Этот случай возникает тогда, когда задан операндC(а иногда и операндыDи (или)E), но в операндеВне задан приоритетный режим. Такое использование опе­рандов приводит к тому, что занимающий устройство транзакт пре­рывается и направляется по альтернативному пути. В данном случае многоуровневые прерывания не происходят.

Пары блоков SEIZE – RELEASE и PREEMPT – RETURN могут использовать одни и те же имена занимае­мых устройств. В зависимости от логики работы модели пользователь должен сам определить, в каком случае разре­шать прерывания, А в каком – нет.

Блок RETURN является парным к блокуPREEMPT, также как блокRELEASE к блокуSEIZE, и предназначен для освобождения ранее захваченного устройства. Он имеет следующий формат:

RETURN А

Таблица 4.37

В операнде А задается номер устройства,cкоторого снимается прерывание. Прерывание может быть снято в блокеRETURN только тем транзактом, которым оно было сгенерировано.

Операнд А может быть именем, положительным целым, СЧА илиCЧA*CЧA.

Пример 4.37

Рассмотрим пример работы компьютера, задействованного в управлении технологическим оборудованием. Для контроля состоя­ния оборудования каждые 20 мин запускается одна из трех типов за­дач. Через каждые 5 мин работы процессора каждая задача выводит результаты работы в базу данных. При обращении двух и более задач к базе данных (БД) образуется очередь, которая обслуживается по правилу FIFO.

Общий объем памяти компьютера 1024Кбайт. В первоначаль­ный момент запуска компьютера загружается ОС, ядро которой по­стоянно находится в памяти и занимает 200 Кбайт. Компьютер рабогает в мультипрограммном режиме и во время выполнения операций вывода в БД процессор может выполнять другую задачу, если она за­гружена в память. После последнего вывода в БД задача выгружается из памяти и завершает свою работу.

Периодически cинтенсивностьюλ=0,005 мин^-1и экспоненци­альным распределением возникает аварийный режим оборудования, при котором немедленно запускается на выполнение задача четвертого типа, выводящая оборудование из аварийного режима. Она преры­вает работу всех других задач. Прерванная задача выгружается из памяти без вывода результатов в БД. По окончании выполнения задачи четвертого типа, она имеет преимущество для вывода в БД перед другими задачами. Вытесненные задачиcмагнитного диска загру­жаются в память и продолжают работу. Необходимые данные для моделирования приведены в табл. 4.38.

Таблица 4.38

Необходимо промоделировать работу компьютера в течение пя­ти суток и оценить размер очереди к памяти, ее загрузку и загрузку процессора.

Учитывая, что программа полностью прокомментирована, да­дим только некоторые пояснения к ней. Задачи 1-го, 2-гo, 3-го типов имеют приоритет равный 0. Задача четвертого типа, обрабатывающая аварийную ситуацию, имеет приоритет 3. При ее появлении немед­ленно занимается процессор и, если в это время выполняется задача другого типа, то она прерывается и выгружается из памяти (операндВблокаPREEMPT направляет прерванный транзакт в блокcметкойSVOP).

Для запуска работы компьютера используется один транзакт cприоритетом 5, который занимает 2 единицы памяти (200 Кбайт) и имитирует загрузку ядра ОС в память.

Программа:

Результаты моделирования: