Các Loại Ngắt - Giáo Trình Cấu Trúc Máy Tính (nghề Quản Trị Mạng)

Mục tiêu: Mô tả nhiệm vụ của ngắt, phân biệt được các loại ngắt.

8.1. Ngắt

Khái niệm chung về ngắt: Ngắt là cơ chế cho phép CPU tạm dừng chương trình đang thực hiện để chuyển sang thực hiện một chương trình khác, gọi là chương trình con phục vụ ngắt.

Phần lớn các nhà sản xuất máy tính (ví dụ như IBM, INTEL) dùng từ ngắt quãng để ám chỉ sự kiện này, tuy nhiên một số nhà sản xuất khác dùng từ “ngoại lệ”, “lỗi”, “bẩy” để chỉ định hiện tượng này.

Bộ điều khiển của CPU là bộ phận khó thực hiện nhất và ngắt quãng là phần khó thực hiện nhất trong bộ điều khiển. Để nhận biết được một ngắt quãng lúc đang thi hành một lệnh, ta phải biết điều chỉnh chu kỳ xung nhịp và điều này có thể ảnh hưởng đến hiệu quả của máy tính.

8.2. Các loại ngắt

Người ta đã nghỉ ra “ngắt quãng” là để nhận biết các sai sót trong tính toán số học, và để ứng dụng cho những hiện tượng thời gian thực. Bây giờ, ngắt quãng được dùng cho các công việc sau đây:

 Ngắt do lỗi phần cứng, ví dụ lỗi bộ nhớ RAM.

 Ngắt do mô-đun vào-ra phát tín hiệu ngắt đến CPU yêu cầu trao đổi dữ liệu.  Người lập trình muốn dùng dịch vụ của hệ điều hành.

 Báo tràn số liệu trong tính toán số học.

 Trang bộ nhớ thực sự không có trong bộ nhớ.  Báo vi phạm vùng cấm của bộ nhớ.

 Báo dùng một lệnh không có trong tập lệnh.  Báo điện bị cắt.

Dù rằng ngắt quãng không xảy ra thường xuyên nhưng bộ xử lý phải được thiết kế sao cho có thể lưu giữ trạng thái của nó trước khi nhảy đi phục vụ ngắt quãng. Sau khi thực hiện xong chương trình phục vụ ngắt, bộ xử lý phải khôi phục trạng thái của nó để có thể tiếp tục công việc.

8.3. Hoạt động của ngắt

Để đơn giản việc thiết kế, một vài bộ xử lý chỉ chấp nhận ngắt sau khi thực hiện xong lệnh đang chạy. Khi một ngắt xảy ra, bộ xử lý thi hành các bước sau đây:

1. Thực hiện xong lệnh đang làm. 2. Lưu trữ trạng thái hiện tại.

3. Nhảy đến chương trình phục vụ ngắt

4. Khi chương trình phục vụ chấm dứt, bộ xử lý khôi phục lại trạng thái cũ của nó và tiếp tục thực hiện chương trình mà nó đang thực hiện khi bị ngắt.

Hình 3.12: Sơ đồ mô tả chu trình ngắt

 Nội dung của bộ đếm chương trình PC (địa chỉ trở về sau khi ngắt) được đưa

ra bus dữ liệu.

 CPU đưa địa chỉ(thường được lấy từ con trỏngăn xếp SP) ra bus địa chỉ.  CPU phát tín hiệu điều khiển ghi bộ nhớ.

 Địa chỉ trở về trên bus dữ liệu được ghi ra vịtrí xác định (ở ngăn xếp).  Địa chỉ lệnh đầu tiên của chương trình con điều khiển ngắt được nạp vào PC.

CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

1. Các thành phần và nhiệm vụ của đường đi dữ liệu?

2. Thế nào là ngắt quãng? Các giai đoạn thực hiện ngắt quãng của CPU. 3. Vẽ hình để mô tả kỹ thuật ống dẫn.

4. Các khó khăn trong kỹ thuật ống dẫn và cách giải quyết khó khăn này.

CHƯƠNG 4: BỘ NHỚ

Mã chương: MH09-04

Mục tiêu

- Mô tả được các cấp bộ nhớ;

- Trình bày cách thức vận hành của các loại bộ nhớ; - Đánh giá được hiệu năng hoạt động của các loại bộ nhớ;

- Thực hiện các thao tác an toàn với máy tính.

1.Phân loại bộ nhớ

Mục tiêu:Hiểu được các cấp bộ nhớ và cách thức vận hành

1.1. Phân loại bộ nhớtheo phương pháp truy nhập

Bộ nhớ chứa chương trình, nghĩa là chứa lệnh và số liệu. Người ta phân biệt bộ

nhớ theo truy nhập như sau:

- Bộ nhớ truy nhập ngẫy nhiên: Đây là loại bộ nhớ mà khi ta muốn truy nhập

đến một phần tử bất kỳ của nó, không cần phải truy nhập lần lượt qua tất cả các phần tử đứng trước nó. Chính vì vậy mà thời gian truy nhập đến các phần tử nhớ trong trường hợp này không phụ thuộc vào vị trí của các phần tử nhớ (đĩa cứng,...).

- Bộ nhớ truy nhập tuần tự: Đây là loại bộ nhớ mà khi chúng ta muốn truy

nhập đến một phần tử bất kỳ của nó thì phải truy nhập lần lượt qua tất cả các phần tử nhớ trước nó.

1.2.Phân loại theo đọc ghi của bộ nhớ

Tùy theo chức năng mà bộ nhớ có thể có những khả năng đọc/ghi thông tin

khác nhau.

- Có những loại bộ nhớ chỉ có thể đọc thông tin từ chúng mà không thể ghi

thông tin ra chúng thường gọi là ROM (Read Only Memory).

- Có những loại bộ nhớ vừa có thể đọc thông tin lại vừa có thể ghi thông tin ra