45 Характеристики системы прерывания

Для оценки эффективности систем прерывания могут быть использованы следующие характеристики. Общее число запросов прерывания определяется числом входов в систему прерывания. Для пояснения последующих временных характеристик приведём упрощённую временную диаграмму процесса прерывания в предположении, что управление запоминанием вектора состояния МП и его возвратом возложено на саму программу. В это случае она состоит из трёх частей, первая и третья из которых (подготовительная и заключительная) обеспечивают переключение программ, а вторая часть является собственно прерывающей программой.

Время реакции tР – это интервал времени между появлением запроса прерывания и началом выполнения прерывающей программы. Поскольку прерывание допускается после окончания текущей МК или команды, то время реакции определяется в основном длительностью выполнения МК или команды, соответственно. Для одного и того же запроса задержки в исполнении прерывающей программы зависят от числа прерывающих программ, имеющих старший приоритет. Поэтому время реакции определяют для запроса с наивысшим приоритетом. Затраты времени на переключение программ (издержки прерывания) равны суммарному расходу времени на запоминание tЗ и восстановление tВ вектора состояния процессора: tИЗД = tЗ + tВ. Глубина прерывания определяется максимальным числом программ, которые могут прерывать друг друга. Глубина прерывания равна 1, если после перехода к прерывающей программе и вплоть до её окончания приём других запросов запрещается. Очерёдность выполнения программ для этого случая можно представить в виде следующей диаграммы (а):

Глубина прерывания равна n, если допускается последовательное прерывание до n программ. Так, диаграмма очерёдности выполнения программ при глубине 3 будет иметь вид (б): Если запрос окажется не обслуженным к моменту прихода нового запроса от того же источника, то возникнет так называемое насыщение системы прерывания. В этом случае предыдущий запрос прерывания от данного источника будет утрачен, что недопустимо. Поэтому быстродействие МП, характеристики системы прерывания и частота возникновения запросов должны быть согласованы таким образом, чтобы насыщение было невозможным. Число классов (уровней) прерывания. Число различных запросов (причин) прерывания может достигать нескольких десятков, а то и сотен. В таких случаях часто запросы разделяют на отдельные классы (уровни). Совокупность запросов, инициирующих одну и ту же прерывающую программу, образует класс или уровень прерывания. Разделение запросов на классы прерывания производится следующим образом. Запросы всех источников прерывания поступают на регистр запросов прерывания РгЗП, устанавливая соответствующие его разряды (флажки) в состояние 1.

Запросы классов прерывания ЗКi формируются логическими элементами ИЛИ. Ещё одна схема ИЛИ формирует общий сигнал прерывания ОСП, поступающий в устройство управления МП. Информация о действительной причине прерывания, породившей запрос данного класса, содержится в коде прерывания. Коды прерывания образуются совокупностью состояний соответствующих разрядов регистра запросов прерывания. После принятия запроса прерывания на исполнение и передачи управления прерывающей программе соответствующий триггер регистра РгЗП сбрасывается. Объединение запросов в классы прерывания позволяет уменьшить объём аппаратуры, но связано с замедлением работы системы прерывания.