INT	Prerušenie programu
	Prerušovací podsystém
	Kontrolér prerušenia
	Obsluha prerušenia
	qPostup činností pri obsluhe prerušenia
	qRezidentné programy

Prerušovací podsystém

Signál prerušenia z externého zdroja sa môže k procesoru dostať cez jeden z dvoch vývodov na púzdre procesora : INTR a NMI.

• NMI - (Non Mascable Interrupt) nemaskovateľné prerušenie sa používa na signalizovanie “katastrofických “ udalostí ako je napríklad náhly pokles napájacieho napätia alebo chyba parity operačnej pamäti či zbernice. Tento vývod procesora je teda určený pre prerušenia, ktoré nie je možné zakázať.

• INTR - (Mascable Interrupt) maskovateľné prerušenie, resp. vývod INTR tohto zakázateľného prerušenie je väčšinou budený ďalšim obvodom - programovateľným kontrolérom prerušenia - (PIC - Priority Interrupt Controller) typu 8259A. Obsluhu tohto prerušenia možno programovo zakázať vynulovaním bitu IF (Interrupt Flag) v príznakovom registri procesora. Pokiaľ je IF = 0 procesor prerušenie ignoruje. Povinosťou kontroléra PIC je udržať informáciu o aktívnej požiadavke na prerušenie do doby keď sa uvoľní bit IF = 1 a procesor môže vo vhodnom okamihu akceptovať požiadavku na prerušenie tak, že vyšle 2 zbernicové cykly v doprovode so signálom INTA (Interrrupt Asknowledge ). Počas druhého z cyklov INTA uloží PIC na dátovú zbernicu číslo vektora prerušenia, na základe ktorého sa vykoná príslušná rutina z adresy podľa tabuľky vektorov prerušení. Po začatí obsluhy prerušenia je automaticky zakázaný príjem ďalšieho prerušenia. V prípade ak sa požaduje príjem ďalších vnorených prerušení možno ich prístup odblokovať programovo pomocou príznakového bitu IF.

• Interné INT, tiež nazývané softwarové SW_INT, ktoré sú generované programovo, synchrónne s okamihom výskytu inštrukcie SW_INT v postupnosti inštrukcii vykonávaného programu. Sú to vlastne špecializované obslužné rutiny, ktorých začiatočná adresa je prístupná pomocou tabuľky vektorov prerušení. Vyznačujú sa tým, že zo všetkých volacích inštrukcii sú najrýchlejšie. Tabuľka vektorových prerušení len zjednodušuje volanie príslušných obslužných procedúr a tiež umožňuje rôznym výrobcom konštruovať vzájomne kompatibilné počítače. Preto sú nepoužité preušenia pre obsluhu hardware využívané ako rozhranie pre volanie služieb DOS a BIOS. K interným INT patrí podľa definície firmy Intel aj prvých 32 typov (INT 0 až INT 31 ), ktoré sú určené pre potrebu samotného procesora v neštandardnej situácii, napríklad INT 0 pri delení nulou, INT 1 pri krokovaní, INT 2 ako NMI, INT3 ako jednobajtová inštrukcia pre breakpoint a INT 4 pri pretečení.

• Externé INT, tiež nazývané hardwardové HW_INT, ktoré sú generované vonkajšími udalosťami (na základe žiadosti o prerušenie IRQ), asynnchronne voči bežiacemu programu

Dôležité služby BIOS:

Prehľad HW zdrojov žiadostí IRQ o prerušenie INT

Príklad výpisu obsahu začiatku pamäte, v oblasti tabuľky vektorových prerušení: (získaná pomocou príkazu debuggera d 0:0). Pre iný PC sa môže výpis odlišovať.

Adresa	Obsah pamäte
0000:0000	8A 10 16 01 F4 06 70 00-16 00 A0 05 F4 06 70 00
0000:0010	F4 06 70 00 54 FF 00 F0-4C E1 00 F0 6F EF 00 F0
0000:0020	5F 02 07 0C DE 01 5F D3-6F EF 00 F0 6F EF 00 F0
0000:0030	6F EF 00 F0 6F EF 00 F0-B7 00 A0 05 F4 06 70 00
0000:0040	78 16 85 CC 4D F8 00 F0-41 F8 00 F0 8A 16 85 CC
0000:0050	39 E7 00 F0 65 17 85 CC-2E E8 00 F0 FD 01 07 0C
0000:0060	CC E3 00 F0 55 17 85 CC-6E FE 00 F0 EE 06 70 00
0000:0070	53 FF 00 F0 A4 F0 00 F0-22 05 00 00 CA 53 00 C0

Z tabuľky vidno, že prerušeniu INT 8H , zodpovedá obsah pamäte 20H - 24H (32D -36D), ktorý tvoria bajty 5F02070C => adresa : 0C07:025F (najprv offset LSB, MSB potom segment LSB, MSB adresy obslužného programu).

Poprípade tiež vidno, že prerušenia INT 0BH a INT 0CH (pre obsluhu sériových portov) začínajú na spoločnej adrese F000:EF6F H.
 
 

Kontrolér prerušenia

Pripojenie obvodu PIC na zbernicu počítača je podobné (obr. 80) ako pripojenie podobných programovateľných obvodov typu PPI-8255, PIT-8253 a pod. S obvodom prvého Master PIC možno komunikovať cez porty 20H, 21H a s obvodom druhého Slave PIC cez porty A0H, A1H.

Žiadosti o prerušenie IRQi (obr. 81) nevyvolávajú priamo prerušenie na vývode INTR procesora, ale môžu byť v PIC-8259A rôznym spôsobom blokované (maskované) a vyhodnocované podľa naprogramovanej priority. V PC sa používa spôsob priradenia, keď IRQ_0H ( HW časovač 18,2Hz) má najvyššiu prioritu a volá vektorovú adresu INT_8H, klávesnicový IRQ_1H vyvoláva prerušenie INT_9H, asynchrónna komunikácia cez COM2 (resp.COM1) sa uskutočňuje s pomocou IRQ_3 (resp.IRQ_4) a vyvoláva INT_0BH ( resp. INT_0CH ) a pod. Niektoré požiadavky IRQ sú voľné a poskytujú tak možnosť pre obsluhu ďalších vonkajších zariadení. Požiadavka IRQ_02H slúži na kaskádové pripojenie druhého obvodu PIC.

Činnosť obvodu PIC sa ovplyvňuje programovaním jeho registra masiek prerušení IMR, registra požiadaviek na prerušenie IRR a stavového registra obsluhy prerušení ISR.

• IMR - register masiek požiadaviek IRQ (Interrupt mask register) sa používa na maskovanie, t.j. povolenie alebo zákaz jednotlivých požiadaviek na prerušenie IRQi. Hodnota 1 na príslušnej pozícii slova OCW1 blokuje príslušný vstup IRQi a hodnota 0 ho povoľuje.
• IRR - register požiadaviek IRQ( Interrupt request register ). Požiadavky na prerušenie IRQ_i sa privádzajú cez vstupy IR0 až IR7 do registra IRR ( IR0 má najvyššiu prioritu, IR7 najnižšiu). Až po vhodnom odmaskovani a pri vhodnej priorite požiadavky može sa stať táto požiadavka podnetom na vyvolanie prerušenia - INT.
• Priority coder (resolver) - logika vyhodnocovania priorít porovnáva obsah registrov IMR a IRR a vyberá žiadosť IRQ_i s najvyššou prioritou a zavedie ju do stavového registra požiadaviek na obsluhu prerušení ISR.
• ISR - stavový register požiadaviekna obsluhu prerušení (In service register). Až obsah tohto registra vyhodnocuje mikroprocesor ako žiadosť o INT. Jeho príslušný bit indikuje, či je zodpovedajúce prerušenie obsluhované alebo nie. (Hodnota 0 oznamuje, že nie je práve obsluhované ).

Obr. 80. Kontrolér prerušenia PIC 8259A v systéme s PC.

Obr. 81. Vnútorná štruktúra kontroléra prerušenia PIC 8237A.

Obsluha prerušenia

q Inicializačná časť a nainštalovanie rezidentného obslužného programu

1. Program k obsluhe prerušenia ISR pozostáva z inštalačnej a reinštalačnej časti a z vlastného tela rezidentne uloženého programu. Základom inštalačnej časti je uloženie kódu obslužnej procedúry ISR (vlastného tela rezidentne uloženého programu) so špecialnym zakončením tejto procedúry - TSR (terminate and stay resident - ukončenie s rezidentným zostatkom), vďaka ktorej zostane kód procedúry uložený v rezervovanej rezidentnej pamäti a bude tak k dispozícii vždy v prípade potreby obsluhy tohto prerušenia.
2. Pred ukončením inštalačnej časti programu je potrebné ešte uložiť do tabuľky vektorov INT adresu začiatku nového obslužného programu, ktorý zostane rezidentne uložený v pamäti.

q Realizácia tela programovej obsluhy preušenia.

• Naviazaný na činnost určitej obslužnej rutiny, spravidla BIOS alebo DOS (modifikuje sa pôvodný obslužný program a nová obsluha je zaradená na začiatok alebo na koniec “reťazca“ pôvodných obslužných rutin).
• Tvorí samostatný obslužný program s orginálnym vektorom prerušenia, napríklad pre určité vonkajšie zariadenie, ktoré má svoju individuálnu požiadavku IRQ, realizovanú cez spoj k obvodu PIC-8259A , napríklad ako tlačítko cez príslušný kolík na konektori zbernice, umožňujúce po stlačení vyvolať žiadosť o prerušenie IRQi. Predpokladom úspešnej funkcie (okrem povolenia prerušení od vonkajších zariadení - IF pomocou inštrukcie STI) je tiež správne nainicializovanie kontroléra PIC 8259A ( inicializácia cez BIOS, vhodná maska pomocou OCW1 do registra IMR). Po skončení obslužnej procedúry , vyvolanej vonkajším prerušením treba oznámiť kontroléru PIC 8259A koniec aktivity obsluhy pomocou slova OCW2, buď ako nešpecifikovaný koniec EOI (rovnaký pre všetky IRQ a zakončujúci naraz všetky žiadosti IRQ) alebo ako koniec len vybranej žiadosti IRQ_i, napríklad v prípade vnoreného prerušenia.

Postup činností pri obsluhe prerušenia 

• Signál tejto požiadavky (zapamätaný v preklápacom obvode adaptéra periférie) je pripojený na jeden zo vstupov IRQ_i kontroléra prerušenia PIC. Ak je náhodou na vstupe PIC súčastný výskyt požiadaviek na INT od viacerých periférii, tak PIC vyhodnotí, ktorá z požiadaviek IRQ_I má najvyššiu prioritu a pre túto vybranú požiadavku aktivuje do mikroprocesora signál INTR.
• Ďalší postup záleží na tom, či je prerušenie mikroprocesora programovo povolené. V kladnom prípade sa dokončí rozpracovaná inštrukcia a mikroprocesor začne vysielať potvrdzovací signál INTA(Interrupt Acknowledge). V zápornom prípade pokračuje mikroprocesor nerušene vo svojej predtým zahájenej činnosti, ako keby signál INTR neprišiel. Situáciu môže zmeniť len inštrukcia STI (povolenie prerušenia v registri flagov mikroprocesora).
• Potvrdzovacie impulzy INTA vysiela mikroprocesor vždy dva. Na základe prijatia prvého rozhodne kontrolér PIC o najdôležitejšej požiadavke na prerušenie IRQ a po prijatí druhého mikroprocesor vyšle späť k PIC po dátovej zbernici osmibitovú hodnotu tzv. typu prerušenia (INT_vector). Teoreticky sú možné všetky kombinácie z intervalu <0, 255>, ale v IBM PC sú BIOSom pre obslužné programy najbežnejších periférii naprogramované typy prerušení INT 8 - INT 15 a INT 112 - INT119.
• Typ prerušenia INT_vector prepočíta mikroprocesor na ukazovateľ do tabuľky prerušení - 4*INT_Vector a po adresovej zbernici vyšle adresu začiatku obslužného programu prerušenia ISR (4 bajty - v poradí najprv offset pre IP potom segment pre CS).
• Po uložení adresy nového ISR do registrov CS a IP sa začne vykonávať postupnosť inštrukcii z programu ISR. ISR by mal uschovať do zásobníka obsahy všetkých registrov, s ktorými bude pracovať, aby nedošlo po návrate z ISR k stratám pôvodných hodnôt. Pred návratom (inštrukcia IRET) ich procedúra ISR zase obnoví.
• Na záver procedúry ISR by sa mala vynulovať pôvodná žiadosť o prerušenie v technických prostriedkoch adaptéra periférie. Procedúra ISR musí tiež oznámiť kontroléru PIC koniec aktivity - EOI (End of Interrupt). Zaslanie príkazu EOI sa vykoná pomocou zaslania príkazu OCW2 pre register ISR kontroléra PIC typ 8259A .
• Prechodom na vykonávanie obslužnej procedúry ISR sa automaticky zakázali ďalšie prerušenia. Zmeniť tento stav možno dvojako:

• (pre prípad viacúrovňového prerušenia v priebehu procedúry ISR) použitím inštrukcie STI v procedúre ISR;
• automaticky po vykonaní návratovej inštrukcie IRET sa tiež obnoví možnosť vyvolania prerušenia v následnom priebehu užívateľského programu.

Obr. 82. Postupnosť činností pri obsluhe prerušenia.

Rezidentné programy

Vznik rezidentných programov bol ovplyvnený ťažkopádnosťou operačného systému MS DOS. Rezidentný program v preklade znamená usadený, bývajúci program. Totiž po ukončení takéhoto programu a po odovzdaní riadenia operačnému systému zostane časť alebo celý takýto program v pamäti počítača. Počítač môže pokračovať v svojej činnosti ďalej ak si pred svojim ukončením zabezpečil nejakú "cestu" (pomocou funkcie MS DOS Terminate and stay resident), odkiaľ opätovne dostane riadenie - procesor začne vykonávať jeho kód. V pamäti teda tento program čaká bez toho, aby ovplyvňoval beh iných programov, na svoju aktiváciu. To, že program musí čakať, než mu bude pridelené v istom okamihu riadenie, je dôsledkom jednoúlohového operačného systému MS DOS.
 
 

Typy rezidentných programov na obsluhu prerušenia

1. Ovládače zariadení

Túto skupinu tvoria programy zabezpečujúce priame ovládanie hardware periférnych zariadení (napríklad ovládač myši, tlačiarne), ďalej programy, ktorých cieľom je zlepšiť a rozšíriť možnosti štandardných zariadení (napríklad disková cache, národný ovládač klávesnice a pod.). Sú to programy, ktoré sú počas behu operačného systému umiestnené v operačnej pamäti nastálo (rezidentne). Ich úlohou je sprístupňovať operačnému systému a používateľom vstupno-výstupné zariadenia počítača.
 
2. Pop-up programy

Tieto programy sú charakteristické tým, že sú prístupné po stlačení dopredu nadefinovanej kombinácie klávesov. Do takejto skupiny patria napríklad rôzne slovníky, kalkulačky, zápisníky atď.
 
3. Bezpečnostné systémy

Bezpečnostné systémy sú typickým príkladom potreby rozšírenia možnosti systému, či ide o zabezpečenie PC proti zneužitiu (password), alebo proti deštruktívnej činnosti (formát disku) a pod. Do tejto skupiny možno zaradiť aj rôzne vírusy a rôzne antivírusové štíty, ktoré dokažu identifikovať vírus, poprípade ho aj odstrániť.
 
4. Prepínače úloh

Prepínače úloh, tzv. taskswapery, sú rezidentné programy, ktoré vznikli na základe potreby pracovať s viacerými programami naraz. Ide väčšinou o programy, ktoré umožňujú prepínať procesy (úlohy), ktoré sú v pamäti.

Štruktúra rezidentného programu

Pri zavádzaní vykonateľného programu (.com, .exe) do pamäte operačný systém vždy vytvorí na začiatku oblasti pamäte, kam umiestni kód, tzv. predponu programového segmentu (Program Segment Prefix - PSP). PSP nie je súčasťou programového súboru. Obsahuje aktuálne údaje o stave operačného systému v okamihu zavádzania programu. Program môže tieto informácie využívať pri svojej práci. PSP má vždy dĺžku 100H (256 bajtov).

` 

	Win 1250	Návrat na stránku	HTML 4.0
Back				Next