По типу элементов связиразличаюттрансформаторные, резистивные, емкостные, индуктивные, полупроводниковые ПЗУ, а также ПЗУ на биаксах и др.

Постоянные ЗУ на биаксах относятся к перепрограммируемым ПЗУ и допускают многократное неразрушающее считывание. Запись же информации в ПЗУ является неосновным режимом и выполняется обычно с использованием принципа совпадения токов.

Биакс представляет собой ферромагнитный элемент с двумя взаимно перпендикулярными отверстиями. Принцип работы биакса основан на взаимодействии двух взаимно перпендикулярных магнитных потоков. Для того, чтобы использовать биакс в качестве запоминающего элемента, сквозь его отверстия пропускают три шины: шину записи W_зп, шину считывания W_сч и выходную шину W_{вых .}

Емкостные ПЗУ в накопителях в качестве запоминающих элементов используют емкости между специальными площадками на адресных и разрядных шинах, создаваемых в местах пересечения этих шин. Информация в емкостных ПЗУ может изменяться с помощью специального устройства пробивок отверстий в пластинах и замены пластин. Пластины выполняются в виде металлических перфокарт и по программе перфорируются. В этом смысле емкостное ПЗУ может рассматриваться как программируемое ПЗУ.

(29) Системы прерываний.

Для обработки событий, происходящих асинхронно по отношению к выполнению программы, лучше всего подходит механизм прерываний. Прерывание - некоторое особое событие в системе, требующее моментальной реакции.

Кажется очевидным, что возможны самые разнообразные прерывания по самым различным причинам. Поэтому прерывание рассматривается не просто как таковое: с ним связывают число, называемое номером типа прерывания или просто номером прерывания. С каждым номером прерывания связывается то или иное событие. Система умеет распознавать, какое прерывание, с каким номером оно произошло, и запускает соответствующую этому номеру процедуру.

Программы могут сами вызывать прерывания с заданным номером. Для этого они используют команду INT. Это так называемые программные прерывания. Программные прерывания не являются асинхронными, так как вызываются из программы (а она-то знает, когда она вызывает прерывание!).

Программные прерывания удобно использовать для организации доступа к отдельным, общим для всех программ модулям. Например, программные модули операционной системы доступны прикладным программам именно через прерывания, и нет необходимости при вызове этих модулей знать их текущий адрес в памяти. Прикладные программы могут сами устанавливать свои обработчики прерываний для их последующего использования другими программами. Для этого встраиваемые обработчики прерываний должны быть резидентными в памяти.

Аппаратные прерывания вызываются физическими устройствами и приходят асинхронно. Эти прерывания информируют систему о событиях, связанных с работой устройств, например о том, что наконец-то завершилась печать символа на принтере, и неплохо было бы выдать следующий символ, или о том, что требуемый сектор диска уже прочитан, его содержимое доступно программе.

Использование прерываний при работе с медленными внешними устройствами позволяют совместить ввод/вывод с обработкой данных в центральном процессоре и в результате повышает общую производительность системы.

Некоторые прерывания (первые пять в порядке номеров) зарезервированы для использования самим центральным процессором на случай каких-либо особых событий вроде попытки деления на ноль, переполнения и т.п.

Чтобы ЭВМ могла, не требуя больших усилий от программиста, реализовывать с высоким быстродействием прерывания программ, машине необходимо придать соответствующие аппаратурные и программные средства, совокупность которых получила название системы прерывания программ или контроллера прерывания.

Основными функциями системы прерывания являются: запоминание состояния прерываемой программы и осуществление перехода к прерывающей программе, а также восстановление состояния прерванной программы и возврат к ней.

Характеристики системы прерывания.

Общее число запросов прерывания (входов в систему прерывания).

Время реакции - время между появлением запроса прерывания и началом выполнения прерывающей программы.

Для одного и того же запроса задержки в исполнении прерывающей программы зависят от того, сколько программ со старшим приоритетом ждут обслуживания. Поэтому время реакции определяют для запроса с наивысшим приоритетом.

Время реакции зависит от того, в какой момент допустимо прерывание. Большей частью прерывание допускается после окончания текущей команды. В этом случае время реакции определяется в основном длительностью выполнения команды.

Затраты времени на переключение программ (издержки прерывания) равны суммарному расходу времени на запоминание (t_з) и восстановление состояния программы (t_в)

t_изд = t_з + t_в

Глубина прерывания - максимальное число программ, которые могут прерывать друг друга.

Если после перехода к прерывающей программе и вплоть до ее окончания прием других запросов запрещается, то говорят, что система имеет глубину прерывания, равную 1. Глубина равна n, если допускается последовательное прерывание до n программ. Глубина прерывания обычно совпадает с числом уровней приоритета в системе прерываний.

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 машиной утрачен, что недопустимо. Быстродействие ЭВМ, характеристики системы прерывания, число источников прерывания и частота возникновения запросов должны быть согласованы таким образом, чтобы насыщение было невозможным.

Совокупность запросов, инициирующих одну и ту же прерывающую программу, образует класс или уровень прерывания. Объединение запросов в классы прерывания позволяет уменьшить объем аппаратуры, но связано с замедлением работы системы прерывания.

Вектор прерывания - вектор начального состояния прерывающей программы. Вектор прерывания содержит всю необходимую информацию для перехода к прерывающей программе, в том числе ее начальный адрес. Векторы прерывания обычно находятся в специально выделенных фиксированных ячейках памяти. Главное место в процедуре перехода к прерывающей программе занимают передача из соответствующего регистра (регистров) процессора в память (в частности, в стек) на сохранение текущего вектора состояния прерываемой программы (чтобы можно было вернуться к ее исполнению) и загрузка в регистр (регистры) процессора вектора прерывания прерывающей программы, к которой при этом переходит управление процессором.

Различают абсолютный и относительный приоритеты. Запрос, имеющий абсолютный приоритет, прерывает выполняемую программу и инициирует выполнение соответствующей прерывающей программы. Запрос с относительным приоритетом является первым кандидатом на обслуживание после завершения выполнения текущей программы.

Простейший способ установления приоритетных соотношений между запросами (уровнями) прерывания состоит в том, что приоритет определяется порядком присоединения линий сигналов запросов ко входам системы прерывания. При появлении нескольких запросов прерывания первым воспринимается запрос, поступивший на вход с меньшим номером.

(30) Адресация данных и команд. Прямые способы адресации.

Адресация – способ указания адреса. (пр-р: команды работают с операндами (аргумент операции ну или данные обрабатываемые командой), расположение которых необходимо каким-то образом указать).

Память разделена на ячейки, которые имеют последовательные адреса.

Внутри компьютера данные должны быть представлены в какой-либо особой форме.

Данные:

· числовые

· нечисловые.

Под командами понимаются инструкции необходимые для выполнения, каких либо действий в вычислительной машине (команды управляют действиями машины).

Типы команд:

· команды пересылки данных;

· команды арифметической и логической обработки;

· команды работы со строками;

· команды преобразования;

· команды ввода/вывода; команды управления потоком команд.

Каждая команда компьютера определяет операцию над определенными данными. Для определения адреса этих данных существуют различные способы адресации.

Операнды команд в программе, написанной на машинном языке, могут храниться в регистре общего назначения, в регистре сегмента или в ячейке памяти.

Регистр - сверхбыстрая память внутри процессора, предназначенная для хранения адресов и промежуточных результатов вычислений (регистр общего назначения/регистр данных) или данных, необходимых для работы самого процессора.

Прямая адресация: способ определения операнда – просто дать его полный адрес. Т.е. при прямой адресации адресный код прямо указывает номер ячейки памяти, к которой производиться обращение. Такой способ самый простой в реализации, но имеет недостатки, например, команда всегда имеет доступ только к одному и тому же адресу памяти, т.е. значение может меняться, а адрес остается прежним. Адрес указанный в команде не может быть изменен в процессе вычислений.

Прямая адресация может быть двух типов:

· Относительная прямая адресация. Используется для команд условных переходов, для указания относительного адреса перехода. Относительность такого перехода заключается в том, что в поле смещения машинной команды содержится 8, 16 или 32-битное значение, которое в результате работы команды будет складываться с содержимым регистра указателя команд ip/eip. В результате такого сложения получается адрес, по которому и осуществляется переход.

· Абсолютная прямая адресация. В этом случае эффективный адрес является частью машинной команды, но формируется этот адрес только из значения поля смещения в команде. Для формирования физического адреса операнда в памяти микропроцессор складывает это поле со сдвинутым на 4 бит значением сегментного регистра. В команде ассемблера можно использовать несколько форм такой адресации.

Регистровая адресация напоминает прямую адресацию. Отличие в том, что адресное поле команды указывает не на ячейку памяти, а на регистр процессора.

(31) Адресация данных и команд. Прямые способы адресации.

Косвенная адресация: адресный код команды в этом случае указывает адрес ячейки памяти, в которой находится адрес операнда или команды.

Косвенная регистровая адресация представляет собой косвенную адресацию, но тут адресный код команды указывает не на ячейку памяти, а на регистр, в котором в свою очередь содержится адрес операнда или команды.

При косвенной адресации содержимое адресного ноля команды остается неизменным, в то время как косвенный адрес в процессе выполнения программы можно изменять. Это позволяет проводить вычисления, когда адреса операндов заранее неизвестны и появляются лишь в процессе решения задачи. Дополнительно такой прием упрощает обработку массивов и списков, а также передачу параметров подпрограммам.

Недостатком косвенной адресации является необходимость в двукратном обращении к памяти: сначала для извлечения адреса операнда, а затем для обращения к операнду (TКА =2* tЗУ). Сверх того задействуется лишняя ячейка памяти для хранения исполнительного адреса операнда.

(32) Назначение и принцип работы системы прерываний ЭВМ.

Система прерываний – это совокупность аппаратных и программных средств, которая позволяет вычислительной машине на время прервать выполнение текущей программы, передать управление другой программе, а после ее отработки возвратиться к выполнению прерванной программы. Естественно, что прерывания происходят при получении соответствующего запроса (запроса прерывания).

Программа, которая дала запрос на прерывание, называют прерывающей или программой обработки прерываний (обработчик прерываний).

Основные характеристики системы прерываний:

· число источников запросов прерывания (количество входов в систему прерывания);

· глубина прерывания — максимальное число программ, которые могут прервать друг друга;

· время реакции на запрос прерывания — время между появлением запроса прерывания и началом выполнения прерывающей программы; определяется для запроса с наивысшим приоритетом;

· затраты времени на переключение программ — складываются из времени, необходимого для запоминания контекста прерываемой программы, и времени, необходимого для восстановления контекста прерванной программы.

Вектор прерывания — закреплённый за устройством номер, который идентифицирует соответствующий обработчик прерываний. Векторы прерываний объединяются в таблицу векторов прерываний, содержащую адреса обработчиков прерываний.

Контроллер прерываний — микросхема или встроенный блок процессора, отвечающий за возможность последовательной обработки запросов на прерывание от разных устройств. Как правило, представляет собой электронное устройство, иногда выполненное как часть самого процессора или же сложных микросхем его обрамления, входы которого присоединены электрически к соответствующим выходам различных устройств.

(33) Организация системы прерываний ЭВМ.

Назначение системы прерываний – это быстрая реакция на события, происходящие как внутри ЭВМ, так и за ее пределами. Прерывания, вызванные вне ЭВМ, вызываются внешними устройствами, периферийными устройствами (напр. клава). Под операцией прерывания понимается прекращение процесса выполнения текущей проги и переключение процессора на выполнение другой проги, обслуживающей причину прерывания. Основное назначение прерываний – это реагирование на критические события. По завершению обслуживания прерывания, прерванный процесс необходимо восстановить и продолжить (с того места, на котором он был прерван). С целью запоминания процесса необходимо собрать всю информацию о текущем состоянии. Данную информацию обычно называют вектор состояния процесса. Он включает слово состояния процессора (ССП), которое включает адрес следующей команды и признаки состояния (различные флаги, значения переменных, значение регистров общего назначения (РОН) и т.д.). Сам вектор состояния процесса располагается в области оперативной памяти, которая обычно организована как стек.

Операция прерывания сводится к выполнению следующих действий:

· выполнение текущей проги прерывается. Прерывание осуществляется по завершении i-той команды проги. Выполнение команды i+1 не начинается.

· запоминается информация о состоянии процессора в виде ССП (адрес следующей команды i+1, признаки результата, различные флаги, маски и т.д.).

· управление передается специальной проге (обработчику), обслуживающей данную причину прерывания. Данная прога выполняет все действия, необходимые для данного прерывания.