Устройство приоритетного прерывания для микро-ЭВМ Советский патент 1984 года по МПК G06F9/48 

Изобретение относится к вычисли- тельной технике и предназначено для использования в микро-ЭВМ и различных устройствах на .основе микропроцессоров при контроле и отладке про раммного обеспечения. Известно устройство управления прерываниями в ЭВМ, обеспечивающее приоритетное обслуживание запросов на прерывание и содержащее узел фор мирования адреса микропрограммы, регистр хранения начального адреса очередной микропрограммы и узел кон роля наличия запроса на прерывание СП. Данное устройство предназначено для использования в ЭВМ с микропрог раммным управлением и неприменимо в микро-ЭВМ и устройствах на основе микропроцессоров с фиксированной системой команд. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для прерывания программ микро-ЭВМ, содержащее блок.приорите ных прерываний, элемент НЕ и многорежимный буферный регистр, причем входы синхронизации, строба прерыва ния и разрешения приема текущего приоритета блока приоритетного прер вания являются соответственно входа ми тактовых импульсов, разрешения прерывания и управления приемом тек щего приоритета устройства, группа входов текущего приоритета блока приоритетного прерывания является группой входов текущего приоритета устройства, с первого по шестой вход запроса на прерывание блока приоритетного прерывания являются соответ ственно с первого по шестой входами текущего запроса на прерывание устро ства, вход выборки группы уровней прерываний блока приоритетного прерывания является входом управления выборкой группы уровней прерываний устройства, выход прерывания блока приоритетного прерывания соединен через элемент НЕ с входом строба многорежимного буферного регистра, группа информационных входов которо соединена с группой выходов кода за роса на прерывание блока приоритетного прерывания, группа информацион ных выходов многорежимного буферног регистра является группой выходов кода запроса на прерывание устройст ва, выход запуска многорежимного бу фёрного регистра является выходом запроса на прерыварше устройства, вход синхронизации многорежимного буферного регистра является входом подтверждения прерывания устройства 2. Данное устройства также не обеспечивает возможности реализации режима пошагового прерывания после выполнения каждой команды, используемого при контроле и отладке программного обеспечения микро-ЭВМ. Цель изобретения - расширение -области применения устройства за счет реализации пошагового прерывания в микро-ЭВМ с ф11ксированной системой команд. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок приоритетного прерывания, многорежимный буферный регистр и элемент НЕ, причем входы синхронизации, строба прерывания и разрешения приема текущего приоритета блока приоритетного прерывания являются соответственно входами тактовых импульсов, разрешения прерывания и управления приемом текущего приоритета устройства, группа входов текущего приоритета блока приоритетного прерывания является группой входов текущего приоритета устройства, с первого по шестой входы запроса на прерывание блока приоритетного, прерывания являются соответственно с первого по шестой входами текущего запроса на прерывание устройства, вход выборки группы уровней прерываний блока приоритетно o прерывания являетсявходом управления выборкой группы уровней прерываний устройства, выход прерывания блока приоритетного прерывания соединен через элемент НЕ с входом строба многорежимного буферного регистра, группа информационных входов которого соединена с группой выходов кода запроса на прерывание блока приоритетного прерывания, группа информационных выходов многорежимного буферного регистра является группой выходов кода запроса на прерывание устройства, выход запуска многорежимного буферного регистра является выходом запроса на прерывание устройства , вход синхронизации многорежимного буферного регистра является входом подтверждения прерывания устройства, дополнительно введены

элемент И, счетчик и дешифратор, выход которого соединен с седьмым BXO-J дом запроса на прерывание блока приоритетного прерывания, группа входов дешифратора соединена с группой информационных выходов счетчика, входы сброса и счетный вход которого соединены соответственно с входом подтверждения прерывания устройства и с выходом элемента И, первый, второй и третий входы которого являются соответственно входами разрешения прерывания, синхронизации и признака начала команд микро-ЭВМ устройства.

/На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 функциональная схема блока приоритетного прерывания; на фиг. 3 - функциональная схема многорежимного буферного регистра (МБР).

Устройство содержит блок 1 приоритетного прерывания, элемент НЕ 2, многорежимный буферный регистр 3, элемент И 4, счетчик 5, дешифратор 6 вход 7 тактовых импульсов, вход 8 разрешения прерывания, вход 9 управления приемом текущего приоритета, вход 10 выборки группы уровней прерываний, группу входов 11 текущего приоритета, входы 12 текущего запроса на прерывание, вход 13 подтверждения прерывания, вход 14 синхронизации вход 15 признака начала команд микроЭВМ, группу выходов 16 кода запроса на прерывание и выход 17 запроса на прерывание..

В качестве блока 1 приоритетных прерываний в устройстве используется стандартная интегральная схема К589ИК14, структурная схема которой приведена на фиг. 2. В состав блока входят5 регистр запросов прерывания 1-8, приоритетный шифратор 19, регистр текущего состояния 20, схема сравнения приоритетов 21, триггер 22 выборки группы, триггер 23 прерывания, триггер 24 блокировки прерывания, элементы И 25-30, а также элементы ИЛИ 31 и 32.

В качестве многорежимного буферног : регистра 3 в устройстве используется стандартная интегральная схема К589ИР12, структурная схема которой приведена на фиг. 3. В блок входят 8-разрядный регистр, состоящий из триггеров 33-40, объединенных общим управлением, триггер 41 запроса прерывания, элементы И 42-49 с тремя

устойчивыми состояниями, коммутатор 50, элементы КПИ 51 и 52, элемент НЕ 53, элемент И 54 и элемент РШИ-НЕ 55.

Устройство работает следующим образом.

В режиме пошаговой проверки выпол- нения контролируемой программы микроЭВМ на группе входов 11 текущего приоритета устанавливается код, который заносится по сигналу на входе 9 управления приемом текущего приоритета в блок 1 приоритетного прерывания. Это обеспечивает формирование устройством сигнала на выходе 17 запроса на прерывание при появлении сигнала на седьмом йходе запроса на пре шание блока 1 приоритетного прерывания.

Перед вьтолнением каждой команды контролируемой программы микро-ЭВМ устанавливает на входе 8 разрешения прерывания положительный сигнал, обеспечивающий работу блока 1 приоритетных прерываний и появление положительного сигнала на выходе элемента И 4 при совпадении сигналов на входах 14 синхронизации и 15 признака начала команд микро-ЭВМ. Таким образом завершается подготовка устройства, и в микро-ЭВМ выполняется команда безусловного перехода в очередной команде контролируемой программы. При этом на выходе элементами 4 формируется положительный импульс, по отрицательному фронту которого происг ходит изменение на единицу состояния счетчика 5. Состояние счетчика 5

дешифрируется дешифратором 6.

Выполнение очередной команды контролируемой программы вызывает появление второго импульса на выходе элемента И 4 и изменение на единицу состояния счетчика 5. При этом на выходе дешифратора 6 появляется сигнал поступающий на седьмой вход запроса на пребывание блока 1 приоритетного, прерывания. Данный сигнал стробируетг ся тактовыми импульсами на входе 7 тактовых импульсов, вследствие чего на первом выходе блока 1 приоритетных прерываний появляется отрицательный сигнал, поступакнций через элемент НЕ 2 на вход строба многорежимного буферного регистра 3, а на группе выходов кода запроса на прерывание блока 1 приоритетного прерывания появляется код запроса на прерывание. Код запроса на прерывание фиксиру ется в многорежимном буферном регист ре 3 с приходом положительного сигHaxia на его вход строба с выхода элемента НЕ 2. Одновременно на выходе 17 запроса на прерывание устройст ва появляется сигнал, вызывающий пре рывание работы микро-ЭВМ. В ответ на это микро-ЭВМ сбрасывает сигнал на входе 8 разрешения прерывания устройства и формирует положительный сигнал на входе 13 подтверждения прерывания устройства. Вследствие этого обеспечивается установка в исходное состояние счетчика 5 и появ ление на группе выходов 16 кода запроса на прерывание. Появление на группе выходов 16 кода запроса на прерывание вызьшает переход микро-ЭВМ, к выполнению служебной программы Монитор. Для продолжения выполнения контролируемой программы микро-ЭВМ вновь устанавливается положительный сигнал на входе 8 разрешения прерывания и описанньй цикл работы устройства повторяется. По окончании проверки выполнения и отладки контролируемой программы микро-ЭВМ на группе входов 11 текущего приоритета устанавливается код, запись которого по сигналу на входе 9 управления приоритетом текущего приоритета блокирует формирование на выходе 17 запроса на прерывание при появлении сигнала на седьмом входе запроса на прерывание блока 1 приоритетного прерывания. Блок 1 приоритетного прерывания работает следующим образом. Регистр 18 запросов прерывания со тоит из 8-ми триггеров и служит для запоминания запросов прерывания на время работы обработки текущего прерывания. Приоритетный шифратор 19 слулсит для кодирования номера посту пившего запроса прерывания (ЗПР 3nP:j) в 3-разрядный код. Причем если на шифратор поступило одновременно несколько сигналов запроса прерывания, например ЗПР, ЗПР и ЗНР, то на выходе шифратора будет код старшего запроса ЗПР.. Регистр 20 текуще го состояния состоит из 3-х триггеров и служит для запоминания кода обрабатываемого прерывания. Схема 21 сравнения приоритетов служит для сравнения кода поступившего с шифратора, с кодом, хранящимся в регистре текущего состояния. Схема сравнения приоритетов вырабатывает разрешающий сигнал прерывания только в том случае, если код с шифратора больше кода, хранящегося в регистре текущего состояния. Триггер 23 прерывания служит для выработки признака прерывания и запоминания этого признака до следующего акта. Триггер работает по переднему фронту сигнала на входе С. Триггер 24 блокировки прерывания служит для запрета приема запро сов прерываний на регистр запросов прерывания при обработке текущего приоритета, а т.акже блокирует выработку нового признака прерывания. Триггер блокировки прерывания срабатывает по переднему фронту сигнала на входе РПП. Для работы блока необходимо обеспечить следующие условия: 1.На вход РКП подан О. 2.На вход РГВ подана 1. 3.В регистр текущего состояния записан код текущего приоритета (в самом начале записывается код ) по входам ПТ, 1 по входу ВУ. Запись производится сигналом, поступающим на вход РПП. По переднему фронту сигнала РПП происходит сброс триггера блокировки прерываний в О, и на регистр запросов прерывания приходит разрешаюв ;ий сигнал записи информации с входом ЗПРд- ЗПР. Блок приоритетных прерываний готов к работе . Если на входах запроса прерывания ЗПРд-ЗПР нет ни одного запроса, то элемент ЮТИ 32 вырабатывает сигнал О, который закрывает выходные вентили кода прерывания (выходы КПр-КП,) , запрещает выработку сигнала прерывания (выход ПР) и разрешает выработку сигнала разрешения следующей группе прерываний (выход РПР), Допустим, по выводу ЗПРр пришел запрос на прерывание. Он записывается в регистр запросов на прерывание, так как триггер блокировки прерывания сброшен. Однако, хоть запись в регистр произошла, запрос снимать нельзя, так как запоминание информации в регистре произойдет только после установки триггера блокировки прерывания в 1. Положительный сигнал с первого выхода регистра запросов на прерывание поступает на элемент ИЛИ 32, на выходе KOiopoio вырабатываетеи сигна 1. Этот сигнал открывает элементы И 26-28, разрешает выработку сигнала подтверждения прерывания и вырабатывает запрещающий сигнал для младшей группы (выход РПР). Одновременно информация с регистра 18 запросов прерывания поступает на приоритетный шифратор 19, на выходе которого выра батывается 3-разрядный код приоритета, поступающий через элементы И 2628 на выходы р Кроме того, код приоритета с шифратора поступает на схему сравнения приоритетов, где сравнивается с кодом,который записан в регистр текущего состояния. Если код с шифратора больше кода, хранящегося в регистре 20 текущего состояния, то схема 21 сравнения приоритета вырабатывает сигнал 1,который разрешает выработку сигнала прерывания (выход ПР). Если же код с шифратора меньше или равен коду с регистр текущего состояния, то схема сравнения приоритетов вырабатывает сигнал О. В этом случае сигнал прерывания может быть выбран только в том случа если триггер 22 выборки группы будет записан О (1 по входу ВУ), так как инверсный выход этого триггера (объединяется элементом ИЛИ 31 с выхо дом схемы сравнения приоритетов. В нашем случае триггер выборки группы обеспечивает 1 на входе элемента ИЛИ 31, а схема сравнения приоритеТОО выдает на элемент ИЛИ 31 О, та как код с шифратора равен коду храня щемуся в регистре текущего состояния При этом разрешается выработка сигнала прерывания. Если на вход СТР подать 1, а по входу С - импульс, то по фронту этого импульса триггер прерьтания устанавливается в 1 и на выходе ПР появляется сигнал прерывания. Этим же сигналом по входу триггер 24 блокировки прерывания устацавливается в 1 и тем самым запрещает прием новых запросов в регистр запросов на прерывание и подготавливает триггер прерывания к сбросу в О. Втооым импульсом по входу С происходит сброс триггера прерывания в О, что означает окончание сигнала прерывания .Таким образом дпительностьсигнала прерывания 01феде ляется периодом импульсов по входу С. После обработки сигнала прерывания, если это необходимо, код, coor-J ветствующий обрабатываемому запросу, надо записать в регистр 20 текущего состояния. Тем самым исключается возможность двойного прерывания по одному и тому же запросу, а также- прерывания по всем младшим запросам относительно обработанного. Если в этом нет необходимости, то регистр текущего состояния снова записывается 1 по входу ВУ. По фронту импульса разрешения приема текущего приоритета РПП происходит сброс триггера запроса прерывания в О и подготовка блока приоритетных прерываний к приему следующего запроса на прерывание. Если по входам ЗПРд-ЗПР пришли одновременно два или более запросов , то на выходах КП0-КП вырабатывается код старшего запроса. Порядок старшинства запросов и код, соответствующий номеру запроса, приведены в табл. 1. В строке 4 табл. 1 приведен пример одновременно- го прихода трех запросов прерывания. В табл. 2 показана возможность выработки сигнала .подтверждения прерывания ПР при различных кодах, записанных в регистр текущего состояния. Из табл. 2 видно, что при записи в триггер 22 выборки группы 1 (О по входу ВУ) сигнал прерывания по запросу ЗПРд не может быть выбран, так как код с шифратора и код с регистра текущего состояния, поступающий на схему сравнения приоритетов, равны. В случае-записи О в триггер выборки группы сигнал прерывания по выходу ПР вырабатывается всегда независимо от состояния остальных трех разрядов регистра текущего состояния, в том числе и при наличии запроса на прерывание только по . входу ЗИРц. Многорежимный буферный регистр 3 раб&тает следующим образом. Информационные триггеры 33-40 устанавливаются в состояние О при подаче сигнала О на вход R, Сигйал выбора режима ВР управляет режимом работы блока. При подаче О на этот вход ос- пцествляется запись информации, поступающей на информационные триггеры, по положительному сигналу на входе СТР, Одновременно по фронту сигнала на СТР триг ер 41 запроса прерывания устанавливается в О, и положительный сигнал с его инверсного выхода вызывает появление О на выходе .ЗС блока.

9111380,3 .JO

используемого для прерывания работы устанавливается в 1 триггер запромикро-ЭВМ.са прерывания, а сигнал низкого уров . . . .ня поддерживается на выходе ЗС до

Обрабатывая этот сигнал прерьша- окончания действия сигнала на входе вания, микро-ЭВМ формирует положитель-5 BMj.

ный сигнал на выходе БМ. При наличии Таким образом предложенное устна входе сигнала низкого уровня, ройство по сравнению с устройствоминформация, хранящаяся в триггерах прототипом позволяет реализовать nor 33-40, появляется на соответствуиицих раговое прерывание в микро-ЭВМ с фиквыходах Q|-Q| блока. Одновременно 10 сированной системой команд..

Таблица 1

УСТРОЙСТВО ПРИОРИТЕТНОГО ПРЕРЫВАНИЯ ДЛЯ МИКРО-ЭВМ, содержащее блок приоритетного прерывания, многорежимный буферньм регистр и элемент НЕ, причем входы синхронизации, строба прерывания и разрешения при- ема текущего приоритета блока приоритетного прерывания являются соответственно входами тактовых импуль сов, разрешения прерывания и управления приемом текущего приоритета устройства, группа входов текущего приоритета блока приоритетного прерывания является группой входов текущего приоритета устройства, с первого по шестой входы запроса на прерывание блока приоритетного прерывания являются соответственно с первого по шестой входами текущего запроса на прерывание устройства, вход выборки группы уровней прерываний блока приоритетного прерывания является входом управления выборкой группы уровней прерываний устройства, выход прерьшания блока приоритетного прерывания соединен через элемент НЕ с входом строба многорежимного буферного регистра, группа информационнь х входов которого соединена с группой выходов кода запроса на прерывание блока приоритетного прерывания, группа информационных выходов многор жимного буферного регистра является группой выходов кода запроса на прерывание устройства, выход запуска многорежимного буферного регистра является выходом запроса на прерываг ние устройства, вход синхронизации многорежимного буферного регистра « является входом подтверждения Лрерывания устройства, отличающееся .тем, что, с целью расширения области применения за счет реализао ции пошагового прерывания в микроЭВМ с фиксированной системой команд, оно дополнительно содержит элемент И, счетчик и дешифратор, выход которого соединен с седьмым входом запроса на прерывание блока приоритетного прерывания, группа входов дешифратоэо ра соединена с группой информационо :о ных выходов счетчика, входы сброса и счетный вход которого соединены соот ветственно с входом подтверждения прерывания устройства и с выходом элемента И, первый, второй и третий входы которого являются соответствен но входами разрешения прерывания, синхронизации и признака начала команд микро-ЭВМ устройства.

X

X X

X

X X X

О 1 1 1 1 1 1

X X

%

о

о

1 1 1 1 1

о

О

1 1 1 1

1 1 1

о

О

о 1 о 1

X X X X X X X

о 1 1 о 1 1 1

О

О

О

о о о 1

1

1

о

1

Таблица 2

11

(

1S

(put