Interrupciones. Sistemas con Microcontroladores y Microprocesadores.

Transcripción

1 Interrupciones Sistemas con Microcontroladores y Microprocesadores

2 Interrupciones en la vida real 1. Un estudiante está estudiando (Ejecuta una tarea) 2. Le golpean la puerta: le llaman por teléfono (Pedido de Interrupción) 3. Decide si atenderá la llamada (Consulta de Prioridades) 4. Indica que sí atenderá (Reconocimiento de la Interrupción) 5. Pone un señalador en su libro (Guarda el estado de su tarea) 6. Atiende el teléfono (Sirve a la interrupción) 7. Abre el libro en el señalador (Recupera el estado de su tarea) 8. Retoma el estudio (Continua la tarea original) Sistemas con Microcontrol. y Microproc. - UNT 2

3 Interrupciones en un procesador 1. El procesador ejecuta un programa (Ejecuta una tarea) 2. La impresora requiere nuevos datos para imprimir (Pedido de Interrupción) señal /IRQ 3. Prioridad del Programa < Prioridad de la Interrupción (Consulta de Prioridades - suponemos que sí) 4. Señal de Salida INTA (Reconocimiento de la Interrupción) 5. Guarda el valor actual del PC (Guarda el estado de su tarea) 6. Carga el PC con la dirección de la rutina de servicio (Sirve a la interrupción) 7. Rutina de Servicio a la Interrupción. Guarda estado necesario al comenzar. Recupera antes de terminar. 8. Al terminar recupera el valor del PC (Recupera el estado de su tarea) 9. Continua la ejecución del programa inicial (Continua la tarea original) Sistemas con Microcontrol. y Microproc. - UNT 3

4 Punto de Vista del Programador (1) programa De usuario Add Div Sub (10) Continúa (8) Restaurar estado previo a INT. (2) Pedido Interrupción (ej. De la impresora) (3,4,5) Guardar PC, inhabilitar INT, INTA y Saltar a Rutina Servicio de Int. (7) Servicio de (printer) La interrupción (6) Guardar Estado del CPU (9) Recuperar PC Sistemas con Microcontrol. y Microproc. - UNT 4

5 Implementación en el CPU08 - I El CPU08 tiene una única línea de entrada de interrupciones. Para marcar que el programa tiene máxima prioridad I=1 (máscara de interrupciones) CLI habilita interrupciones. SEI Inhabilita interrupciones. La respuesta a interrupciones solo ocurre al final de la instrucción en curso por qué? Se envía una señal INTACK avisa que interrumpe. El CPU08 guarda automáticamente en el stack el estado PC, X, A, CCR. No guarda H por compatibilidad CPU05. Previo hace PC=PC-1. Sistemas con Microcontrol. y Microproc. - UNT 5

6 Implementación en el CPU08 - II Automáticamente I=1 - por qué? Al regresar hay que dejar la máscara tal como estaba por qué? El CPU busca la dirección de la rutina de interrupción en un par de lugares en M, vector de la interrupción. Carga este valor en PC. Ejecuta la rutina de Interrupción. Qué pasa si hace falta guardar H? Se retorna con la instrucción RTI (que recupera el estado del stack y pone I=0). Qué diferencias hay entre interrupciones y subrutinas? Las interrupciones son ASINCRONICAS. Sistemas con Microcontrol. y Microproc. - UNT 6

7 Múltiples Fuentes de Interrupción Suena el Teléfono, el timbre y llaman a almorzar... Problemas 1. Conexión. Cómo se conectan al CPU? 2. Identificación. Cómo se identifica quién pide Interrupción? 3. Simultáneas Qué pasa si se pide más de una a la vez? 4. Anidamiento Mientras se sirve una Interrupción aparece otra. Sistemas con Microcontrol. y Microproc. - UNT 7

8 1.1 Conexión: Colector Abierto. Rp Vcc FTE 0 CPU FTE 1... INT FTE m Sistemas con Microcontrol. y Microproc. - UNT 8

9 1.2 Conexión: Múltiples Líneas Ventajas y Desventajas? Sistemas con Microcontrol. y Microproc. - UNT 9

10 1.3 Conexión: Esquema Mixto Sistemas con Microcontrol. y Microproc. - UNT 10

11 2.1 ID por Software: Polling Analogía: Camarero de Hotel Ventajas y Desventajas? Sistemas con Microcontrol. y Microproc. - UNT 11

12 2.2 ID por Hw: Múltiples Líneas Analogía: Hotel con Tablero de Control. Alternativas de Implementación: Según cada línea de interrupción, el CPU busca en una dirección diferente la Rutina de Interrupción. Durante el reconocimiento se escribe automáticamente por hardware en un registro del CPU cuál línea causó la interrupción Desventajas? Sistemas con Microcontrol. y Microproc. - UNT 12

13 2.3 Hw: Protocolo de Identificación Analogía: Hotel con Tablero y pulsador de ID. Interrupciones Vectorizadas Como parte del reconocimiento de la interrupción se le pide al dispositivo un identificador. Con este identificador el CPU busca en una tabla la dirección de la rutina de servicio. Sistemas con Microcontrol. y Microproc. - UNT 13

14 Conexión Daisy Chain Una fuente i solo puede pedir interrupción si su entrada de habilitación está en uno. Mientras una fuente no pida interrupciones propaga la cadena de habilitación sin cambios. Cuando pide interrupción, inhabilita los dispositivos de menor prioridad poniendo la cadena de habilitación en cero a partir de sí misma. Sistemas con Microcontrol. y Microproc. - UNT 14

15 Daisy Chain Ventajas? Se puede conectar módulos indefinidamente? Si se rompe uno arrastra a todo el resto. Muy sensible al malfuncionamiento de algunos componentes. Sistemas con Microcontrol. y Microproc. - UNT 15

16 Control de Prioridad de Int. (PIC) Cada línea del controlador tiene una prioridad asociada Se pueden armar árboles para extender la cantidad de líneas El dispositivo que recibe el INTA debe identificarse en el Data Bus Máscara de n bits: para ignorar pedidos. Sistemas con Microcontrol. y Microproc. - UNT 16

17 PIC en el MC6808 El CPU08 no espera un identificador, sino que busca siempre un vector en un par de direcciones fijas de memoria. El PIC intercepta estas direcciones en el AB y las cambia a otras direcciones de acuerdo al dispositivo que pide la interrupción. Este PIC está implementado en el módulo de integración del sistema (SIM) del mc. Pero si tengo multiples fuentes cómo las enmascaro independientemente? EL MC6808 permite enmascarar cada dispositivo interno que pide interrupciones y también la única línea externa de pedido. Sistemas con Microcontrol. y Microproc. - UNT 17

18 Ventajas y Desventajas? ID por Sw. Ventajas: Desventajas: ID por Hw Ventajas: Desventajas: Sistemas con Microcontrol. y Microproc. - UNT 18

19 3. Simultáneas. Son simultáneas las que ocurren en el intervalo de una instrucción (al final se chequea). Se resuelve por prioridades. El sistema de prioridades debería ser equitativo. Equitativo: que nadie quede sin atender. Sistemas con Microcontrol. y Microproc. - UNT 19

20 Simultáneas - Prioridades 1. SW - Polling. El que se encuesta primero es prioritario. Permite esquemas elaborados más equitativos. Ej. Round Robin con una y dos prioridades. 2. Hw. Cada línea tiene su prioridad. Hw externo para resolver prioridades en dispositivos conectados a una línea. a) PIC Priority Interrupt Controller b) Conexión Daisy Chain. Sistemas con Microcontrol. y Microproc. - UNT 20

21 4. Anidamiento Hablo por teléfono y suena el timbre Define el Diseñador. Usar solo en caso necesario, es complejo. Enmascaradas automáticamente por Hw. 2. Si Admite, entonces i. Realizar actividades prioritarias. ii. Habilitar Interrupciones. 3. Por Sw es difícil código reentrante. i. Debe ser código Puro. ii. Areas de datos independientes por cada entrada. Sistemas con Microcontrol. y Microproc. - UNT 21

22 Excepciones Interrupciones Causada por eventos externos Asíncronas con la ejecución del programa. Reclaman un servicio (S.O. en máquinas grandes) Se ejecutan entre instrucciones del programa. Simple: suspenda y continúe el programa del usuario. Traps Causados por eventos internos. Condiciones excepcionales (OP-Code inválido) Errores en Hw (parity) Otros. Algunas son sincrónicas con la ejecución del programa. Se debe abortar la instrucción, en general. En Máq. grandes el problema debe ser remediado por rutina SO si se puede. En general no se puede, se aborta. En CPU08 RESET por SIM. Sistemas con Microcontrol. y Microproc. - UNT 22

23 Software Interrupt (SWI) Similar a una Interrupción, pero provocada por una Instrucción. En realidad es un Trap. Salta a una rutina de Excepción, de acuerdo a otro vector ($FFFC/D). La incorporaron al CPU08 porque era sencillo. En Procesadores grandes se usa para pedir servicios al Sistema Operativo. Es una interrupción? Sistemas con Microcontrol. y Microproc. - UNT 23

24 Reset Qué pasa cuando se da tensión al mc? Problemas a Solucionar: Registros y RAM indeterminados. Por tanto PC indeterminado! Interfases E/S indeterminados. Es necesario asegurar un valor inicial al PC e IM, puertos y dispositivos mc. Que PC apunte a una Rutina de Inicialización (de Reset). Sistemas con Microcontrol. y Microproc. - UNT 24

25 Implementación Una línea externa dedicada, RST. Se asegura un tiempo con RST=0 al CPU. Para que Clock se estabilice I=1 Por qué? Busca Dir. Inicial en Vector FFFE-F y comienza ciclo Inst. Más adelante más detalle en Microcontrolador. Sistemas con Microcontrol. y Microproc. - UNT 25