Более активное использование взаимодействия аппаратно-программных средств

Особенности системы прерывания в МП IA-32

Основными причинами модификации системы прерывания в МП IA-32можно считать следующие архитектурные изменения:

· более активное использование взаимодействия аппаратно-программных средств, например, в системе виртуальной памяти,

· переход к использованию симметричных многопроцессорных систем, начиная с МП Pentium Over Drive (Pentium второго поколения).

· использование механизма защиты программ от взаимных помех.

В МП IA-32используется механизм виртуальной памяти, который, в случаях страничных промахов, применяет механизм прерывания для подкачки новой страницы и рестарта прерванной команды. В этих случаях требуется сохранение адреса не следующей команды, а команды, вызвавшей исключение.

По этой причине в системе прерывания различают три случая исключений. Они различаются адресами возврата из исключения, а текущая команда может быть:

· отложена,

· выполнена,

· принудительно (аварийно) прекращена.

В первом случае исключение обнаруживается до начала выполнения текущей команды. Это отказ (fault) – исключение, которое обнаруживается и обслуживается до выполнения текущей команды. В этом случае в процедуре прерывания восстанавливаются первоначальные значения всех регистров, которые были до начала выполнения команды, сохраняется адрес текущей (но невыполненной) команды. Это и есть рестарт команды. Примером такой ловушки является страничный промах при трансляции страниц.

В современных МП, в частности МПIA-32, функционирование счетчика команд (IP) несколько изменено. Для увеличения быстродействия процессора используется опережающая выборка программного кода в буферный регистр кодовой строки.

В МП 80386 емкость буферного регистра кодовой строки составляет 16 байт. Первый байт этой строки всегда содержит код операции команды или префикс, т.е. начало текущей команды. Команда может содержать переменное число байт. Байты команды по очереди сдвигаются к старшим разрядам и поступают на регистр команд, пока не будет выбран последний байт команды. Если при этом освобождаются четыре младших байта буферного регистра кодовой строки, то производится обращение к кодовому сегменту команд для заполнения кодовой строки. Таким образом, счетчик команд не обращается за каждой командой в кодовый сегмент памяти, а производит заполнение кодовой строки по четыре байта.

При прерываниях или исключениях буфер кодовой строки очищается и заполняется кодовой строкой программы обработки исключения. При рестарте вычисляется адрес команды рестарта, производится его запоминание в стеке и после этого производится заполнение регистра кодовой строки командами программы обработки исключения.

Во втором случае исключение обнаруживается после начала выполнения текущей команды. Это ловушка (trap) – исключение, которое обнаруживается и обслуживается после выполнения текущей команды. В процедуре прерывания сохраняется продвинутый адрес основной программы. К классу ловушек относятся все программные прерывания.

В третьем случае – это исключение, при котором невозможно точно установить адрес инструкции, вызвавшей исключение. Это аварийное завершение (abort). Оно используется для сообщения о серьезной ошибке, не допускающей рестарта.