Informatika | Számítógép-architektúrák » Kapcsolatok kezelése

-1- Kapcsolatok kezelése 1. Processzor – Memória 2. Processzor – I/O eszközök 3. Memória - I/O eszközök 2., 3 buszrendszer és a perifériákhoz tartozó I/O regiszterek, portok játszanak szerepet 1. Buszrendszer (sínrendszer) Vezetékrendszer: adatok, címek, vezérlőjelek vezetékei Szabványosított: jelszíntek, időzítések, funkciók. Az eszközök egymás között csak ezen keresztül vihetnek át adatokat! Belső sínrendszer a processzoron belül koprocesszor processzor KPR I/O es zköz PR MEM eszközvezérlő helyi sín Szabványos ított adat cím vezérlés rendszer sín Mikros zámítógép s ínrends zerre épülő s truktúrája A szabványos busz miatt az eszközök és az eszközvezérlők gyártófüggetlenek lehetnek, cserélhetők a gépek között. -2A busz, az eszközök és a processzor feladatai: • • • Sínek: Eszközök kijelölése: cím megadásával, hasonlóan a memória címekhez hardver kapcsolatokkal Átvitel

irányának meghatározása Működés összehangolása, szinkronizálás • Helyi sín (local bus). A processzor hajtja meg, gyors eszközök kapcsolódnak rá (Koprocesszor, diszkvezérlő, stb.) Pl VESA • Rendszer sín (system bus) Processzor -> bus meghajtó -> busz -> eszközvezérlő összeköttetés Címsín: processzor az eszközök címát adja meg: 32 bit (16, 20, 24) Adatsín: adatok továbbítása 32 bit (16, 64) Vezérlő sín: 10 – 15 jel A busz használói: Egyidőben csak egy eszközpár használhatja: Kezdeményező: aktív eszköz (master) a processzor vagy a DMAeszköz lehet Fogadó eszköz: passzív eszköz (slave) végrehajtja az aktív eszköz vezérlését Busz protokoll: Megszabja a működési szabályokat, a mechanikus és villamos jellemzőket, és hogy milyen eszközök hogyan kapcsolódhatnak a buszra. Jellemző busz adatok: Busz típus Busz szélesség ISA EISA MCA VESA PCI 16 bit 32 bit 32 bit 32 vagy 64 bit 32 vagy 64 bit MHz 8.33

8.33 10 33 33 sebesség Mbit/s 2 8 8 67 65 Busz MByte/s 4 32 32 128 128 vagy 256 1. Megszakítási rendszer (Interrupt system) A részegységek munkájának összehangolását segíti. A program végrehajtása közben várható vagy váratlan események keletkezhetnek. Ezek kezelését végzi a megszakítási rendszer. -3- Események: Szinkron várható események: futás közben meghatározott helye (és időpontban) keletkeznek. Pl adat beolvasás vagy kiírás Aszinkron várható események: időpontjuk ismeretlen. Pl DMA átvitel Aszinkron váratlan események: Pl. hardver hiba Az események kiváltója: Program: nullával osztás, túlcsordulás, laphiba Kezelése megfelelő kiszolgáló eljárással (trap, exception kezelés) Ezek általában szinkron események. Hardver: I/O eszközök. Program futása közben kezdeményezi a program felfüggesztését ideiglenesen az átvitel idejére. Ezek általában aszinkron események. Az eseményeket a számítógép

megszakítási rendszere kezeli le. Futó folyamat Megszakítási kérelem Megs zakítás Megszakítás kiszolgálása (HW, SW) Folyamat folytatás a Az egyes eszközök esetében a megszakítás: Engedélyezhető (enable) Tiltható (disabla) -4Ez a maszkolás! Vannak mszkolható és nem maszkolható megszakítások. A megszakítási kérelem helyének meghatározása Melyik eszköz okozta a megszakítást? Hardver módszer: Pl. Minden eszköz saját megszakítási vezetékkel rendelkezik (több megszakítási vonal), így a kérelem helye egyértelmű. A megszakítás keletkezési helyét és a kiszolgáló rutint egymáshoz kell rendelni. Egy ilyen módszer a vektoros módszer (megszakítási vektortáblát használ) Megszakítási vektortábla Interrupt sorszám Kiszolgáló rutin kezdőcíme A megszakítások kezelésének lépései: Hardver: • • • • • • Eszközvezérlő felemeli az INT jelet Processzor visszaigazolja: felemeli az IACK jelet

Eszközvezérlő az adatvonalra helyezi az int. vektor sorszámát Processzor tárolja a sorszámot Processzor elmenti az IP-t és az MSW-t (státusz) a verembe Processzor kiveszi a kiszolgáló rutin kezdőcímét a vektortáblából és az IP-be teszi, majd elindul a megszakítás kiszolgálása Szoftver: • • • • • • Hardver: • Regiszterek, stb. Mentése a verembe A kiszolgáláshoz szükséges paraméterek összegyűjtése Az esemény lekezelése A kiszolgálás befejezésének jelzése Regiszterek visszatöltése a veremből A kiszolgáló rutin befejezése, visszatérés az eredeti folyamathoz MSW, IP visszatöltése -5A kiszolgálás sorrendje Az egyszerre bekövetkező megszakítás kérelmek feldolgozása hogyan történik. Egyenkénti kiszolgálás: A kiszolgáló program letiltja a megszakítást, majd ha befejezte működését, újra engedélyezi. Hátránya, hogy a közben keletkező sürgős kérelmek halasztást szenvednek. A megszakítási

kérelmeket a prioritásos elv alapján szolgálják ki: Szoftver úton: a kiszolgálás sorrendjét a vizsgálati sorrend határozza meg. Hardver + szoftver úton: megszakítás vezérlő alkalmazása. Pl. Intel processzor – PC megoldás Intel 2 szintű megszakítási rendszerrel rendelkezik: Egy maszkolható, és egy nem maszkolható megszekítási vonal A 2 színt nem elég, ezért megszakítás vezérlőt használnak (I8259A). Ez 8 megszakítási kérelelmet kezel. 2 vezérlőt kaszkádba kapcsolnak, így már 15 kérelmet lehet kiszolgálni A prioritást a bemenetek sorrendje határozza meg. Többszörös megszakítás: A kiszolgáló rutin is felfüggeszthető!A magasabb prioritású kérelmek megszakíthatják a folyamatban lévő megszakítás kiszolgálását. Prioritás i s zínt 5 5 4 4 3 2 2 2 1 Kérelmek 2 prt 5 RS-232 4 lemez Idő -6- A kiszolgáló rutin intézkedhet, hogy ideiglenesen, a kiszolgálás idején más prioritási sorrend

érvényesüljön. 1. Adatbevitel - kivitel Processzor - I/O eszközök Memória - I/O eszközök közötti forgalom Probléma: az eszközök jelentősen eltérő sebessége, az eszközök sokfélesége és az ebből eredő eltérő kezelési módok A busz használata és az eszközvezérlők csökkentik az eszközök közötti eltéréseket. Eszközök kezelése, I/O portok A periféria és a processzor kapcsolatát az eszközvezérlőben lévő regiszterek segítségével oldják meg. Ezeket I/O portoknak nevezzük Vannak: 1. Parancs regiszterek, 2. Állapot regiszterek (minden bitnek más-más jelentése van) 3. Adat bemeneti regiszterek 4. Adat kimeneti regiszterek 1 – 2 és 3 –4 néha közös. Az I/O portok kezelése lehet: 1. Közvetlen I/O utasítással (In, Out) Regiszter közvetlen írása, olvasása 2. Tárolóhoz rendelt módon (memory mapped addressing) Ez esetben a regisztereket úgy érjük el, mintha tárolóhelyek lennének. Átviteli módok: 1. 2. 3.

Programozott átvitel Megszakításos átvitel Közvetlen memória hozzáféréses I/O átvitel (DMA) -71. Programozott átvitel I/O utasításokkal végzik az átvitelt. Az állapotjelző értékét lekérdezi. Ha a kívánt értékű, akkor az átvitel elvégezhető, egyébként újra lekérdezi az állapotjelző értékét (váró ciklus) Az átvitel általában karakterenként történik Hátránya, hogy lassú, a processzort teljesen leköti a váróciklus miatt. Az átvitelt mindig a processzor kezdeményezi. 2. Megszakításos átvitel Cél a processzor idejének felszabadítása. A processzor jelzi az I/O eszköznek az átviteli igényt a megefelelő I/O utas0tással. Az I/O eszköz(vezérlő), ha átvitelre kész (pl. puffer kiürült vagy adat érkezett), megszakítást okoz. Az átvitelt a megszakítás kiszolgálása eredményezi Az átvitel itt is a processzoron keresztül történik. Nagy sebességű eszközök esetén nem megbízható. 3. Közvetlen memória

hozzáféréses I/O átvitel (DMA: Direct Access Memory) Nagy sebességű eszközök vagy blokkos átvitel esetén alkalmazzák. A processzor kezdeményezi az átvitelt a DMA vezérlőnél. A DMA vezérlő ezután önállóan bonyolítja az átvitelt az eszköz és a memória között. Az átvitel lehet blokkos (burst): a buszt az átvitel teljes idejére lefoglalja. Egy-egy adat átvitele esetén a buszt a processzor és a DMA közösen használja. A DMA egy-egy busz ciklust ellop (cycle stealing). DMA elképzelhető két I/O eszköz vagy memória-memória között is