Организация прерываний в микропроцессорных системах

Прерывание (Interruption) — это событие, вызывающее прекращение работы основной программы и переход к выполнению процедуры, или подпрограммы, предназначенной для его обработки. Совокупность аппаратных средств, команд и программ, обслуживающих прерывания, образуют систему прерываний. Прерывание инициируется специальным сигналом, при появлении которого система прерываний изменяет ход выполнения программы. Можно выделить три вида прерываний:

• • аппаратные прерывания, которые инициируются внешними устройствами с помощью сигнала запроса на прерывание;
• • программные прерывания, которые инициируются специальными командами (например, командой CALL вызова подпрограммы);
• • исключения, вызванные возникновением особых условий (случаев) выполнения текущей команды (например, деление на нуль).

Прерывания используются:

• • для обмена информацией между процессором и внешним устройством (ВУ);
• • в аварийных ситуациях, например при понижении напряжения питания. Обработка прерывания при отказе в системе питания должна выполняться в первую очередь, так как прерывающая подпрограмма поможет сохранить наиболее ценные результаты работы;
• • при исключительных условиях, таких, как переполнение и антипереполнение при выполнении операции с плавающей точкой;
• • для индикации аппаратных сбоев, приводящих к ошибкам при обработке данных (например, к ошибкам, обнаруженным при контроле на четность);
• • при программных сбоях, т. е. если предпринимаются попытки выполнить неверную или неопределенную команду либо осуществить обращение к несуществующей или защищенной памяти;
• • для координации работы в многопроцессорных системах;
• • для профилактики, ремонта, тестирования и отладки системы. Прерывание позволяет перейти на ручное управление, например с лицевой панели реализовать пошаговое выполнение программы.

В ходе дальнейшего изложения материала основное внимание будет уделено аппаратным прерываниям, используемым для обмена информацией между процессором и ВУ. Обслуживание ВУ по прерываниям является альтернативой программно-управляемому обмену информацией. Прежде всего рассмотрим общие принципы организации прерываний. Более полный материал по вопросам прерываний и исключений имеется в другой работе автора [12].