slide1
Download
Skip this Video
Download Presentation
Основы построения БЭВМ

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 29

Основы построения БЭВМ - PowerPoint PPT Presentation


  • 161 Views
  • Uploaded on

Основы построения БЭВМ. Лекция 2 , вторая часть ( 2 часа) Управление работой процессора. 2.8. Состояния процессора. Процессор z/Architecture может находиться в одном из четырех взаимоисключающих состояний: СТОП - команды и прерывания (кроме прерывания для рестарта) не выполняются.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' Основы построения БЭВМ' - shateque-hernandez


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
slide1

Основы построения БЭВМ

Лекция 2, вторая часть (2часа)

Управление работой процессора

slide2
2.8. Состояния процессора

Процессор z/Architecture может находиться в одном из четырех взаимоисключающих состояний:

  • СТОП - команды и прерывания (кроме прерывания для рестарта) не выполняются.
  • РАБОТА - команды и прерывания исполняются в соответствии с управляющими кодами в слове состояния программы, управляющих регистрах и режимом, заданным оператором.
  • ЗАГРУЗКА - состояние устанавливается в процессе первоначальной загрузки в соответствии с ESA/390.
  • СБОЙ - переход в это состояние вызывается машинными сбоями, выявленными в процессе функционирования процессора.
slide4
Слово состояния программы PSW

Текущее слово состояния программы PSW, как и управляющие регистры, содержит информацию, необходимую для управления процессом исполнения команд программы.

Форматы PSW:

  • для z/Architecture 128 бит
  • для предшествующей ей архитектуры ESA/390 64 бита
slide5
Внешнее управление

Предусмотрено пять инициируемых извне функций процессора:

  • сброс процессора;
  • начальный сброс процессора;
  • сброс подсистемы;
  • сброс с очисткой;
  • сброс по питанию.
slide6
Сброс процессора
  • Сброс процессора обеспечивает очистку указателей сбоев оборудования и устраняет неопределенность состояния процессора, возникающую в результате таких сбоев, в том числе путем сохранения состояния для последующего анализа и восстановления. Сброс процессора обеспечивает:
  • прекращение выполнения текущей команды или других действий, например прерываний;
  • сброс всех условий прерываний, кроме внешних плавающих прерываний;
  • все предварительно выбранные команды и операнды, а также подготовленные для записи в память результаты сбрасываются;
  • очищаются строки буферов ALB, TLB;
  • если сброс вызван переключателем "загрузка - нормальная" любого из процессоров конфигурации, устанавливается режим архитектуры ESA/390, текущее PSW трансформируется в формат ESA/390, сохраняется для последующего восстановления режима z/Architecture по команде SIGNAL PROCESSOR.
slide7
Начальный сброс процессора

Начальный сброс процессора включает операции сброса процессора с последующими дополнительными операциями очистки и инициализации:

  • если сброс вызван переключателем "загрузка - нормальная", в данном процессоре и во всех процессорах конфигурации устанавливается режим архитектуры ESA/390;
  • содержимое текущего PSW, старого PSW, регистров префикса, таймера CP, компаратора времени, программируемого регистра TOD и регистра управления операциями с ПТ устанавливается в 0;
  • в управляющих регистрах устанавливаются начальные состояния, соответствующие режиму z/Architecture.
slide8
Сброс подсистемы

Сброс подсистемы предназначен для тех элементов конфигурации, которые не являются процессорами, путем выполнения следующих действий:

  • в канальной подсистеме выполняется сброс системы ввода-вывода, включая сброс прерываний ввода-вывода и передачу системного сброса в устройства ввода-вывода;
  • сбрасываются плавающие прерывания в конфигурации.
slide9
Сброс с очисткой

Сброс с очисткой объединяет операции начального сброса процессора со следующими операциями инициализации:

  • во всех процессорах конфигурации устанавливается режим архитектуры ESA/390;
  • регистры общего назначения, регистры с плавающей точкой, регистры доступа устанавливаются в 0;
  • содержимое основной памяти в конфигурации и соответствующие ключи памяти обнуляются;
  • блокировки, применяемые в любом процессоре конфигурации при исполнении команды PERFORM LOCKED OPERATION, отменяются;
  • выполняется сброс подсистемы.
slide10
Сброс по питанию

Сброс по питанию выполняется при включении питания.

Сброс CP включает сброс регистров GR, FPR, AR в нулевое состояние и установку режима ESA/390 в случае сброса для конфигурирования или режима, в котором находятся другие процессоры.

Сброс CP может сопровождаться сбросом TOD часов, основной и расширенной памяти и канальной подсистемы

2 11 timing
2.11. Средства временной синхронизации (Timing)

Цель - отсчет времени и взаимная синхронизация процессоров:

  • часы для отсчета реального времени и ведения даты и времени суток TOD сlock;
  • компаратор времени,предназначенный для выработки прерывания, когда показания часов TOD превышают установленное программой значение;
  • процессорный таймер (CPU Timer), обеспечивающий измерение прошедшего времени и выработку прерывания в случае истечения заданного интервала времени.
slide12
Часы TOD
  • Часы TOD представляют собой 104-разрядный двоичный счетчик, который инкрементируется в типовом варианте каждую микросекунду добавлением +1 в разряд 51
slide13
Состояния часов TOD:

Часы могут находиться в одном из следующих состояний:

  • Выставлены (CR0, бит TOD-clock-sync-control),
  • Не выставлены,
  • Остановлены (команда SET CLOCK),
  • Неисправны или
  • Отключены.
slide14
Установка показаний часов TOD:

В многопроцессорных конфигурациях одновременное выполнение команд SET CLOCK в разных процессорах блокируется.

Каждый процессор системы содержит 32-разрядный программируемый регистр TOD, младшие 16 бит которого содержат поле Programmable Field, загружаемое в память вместе с показаниями часов командой STORE CLOCK EXTENDED.

Это позволяет идентифицировать показания часов для разных конфигураций.

slide15
Компаратор времени
  • Компаратор времени предназначен для сравнения показаний часов TOD с загруженной в компаратор уставкой. В типовом варианте сравниваются 48 старших разрядов счетчика часов и уставка такой же разрядности. В некоторых моделях с целью повышения разрешающей способности компаратора сравниваются более 48 бит. Компаратор вырабатывает прерывание в следующих случаях:
  • часы идут и уставка в компараторе меньше показаний часов в сравниваемых разрядах;
  • часы в неисправном или отключенном состоянии.
slide16
Процессорный таймер

Процессорный таймер - двоичный счетчик в формате, соответствующем старшим 64-м разрядам счетчика часов, исключая старший бит 0, рассматриваемый как знаковый.

  • Таймер декрементируется вычитанием 1 из разряда 51 каждую микросекунду.
  • Прерывание от таймера вырабатывается при достижении отрицательного значения, то есть, при установке 1 в разряде 0.
  • Загрузка в таймер выполняется командой SET CPU TIMER, а чтение - командой STORE CPU TIMER.
slide17
2.12. Мультипроцессирование

Цель - распараллеливание вычислительных процессов с разделением данных и ресурсов и обеспечение высокой готовности системы.

Мультипроцессирование – это взаимодействие процессоров через общую память и средства межпроцессорных обменов.

Основу мультипроцессирования составляют:

  • общая разделяемая память;
  • межпроцессорное взаимодействие;
  • синхронизация часов.
slide18
Дополнительные средства мультипроцессирования

Дополнительными средствами являются внешние прерывания.

Канальная подсистема, включая все подканалы, в мультипроцессорной конфигурации может быть доступна всем процессорам.

Прерывания по вводу-выводу являются плавающими, то есть могут быть обработаны любым процессором.

slide19
Реализация мультипроцессирования
  • Разделяемая память - обращение нескольких процессоров в одни и те же ячейки, определяемые одним и тем же абсолютным адресом.
  • Адрес процессора в системе, присваиваемый каждому процессору при инсталляции системы и не изменяемый при ее реконфигурациях.
  • Команда Signal Processor - основное средство взаимодействия процессоров путем сигнализации и получения ответа.
  • В каждом процессоре предусмотрены средства для передачи, получения и выполнения приказов, а также формирования ответа для процессора, исполняющего команду Signal Processor.
  • Адресуемый процессор формирует для процессора, исполняющего команду Signal Processor, код состояния.
slide20
2.13. Прерывания
  • Прерывания процессора позволяют обеспечить быструю реакцию процессора при возникновении особых условий в самом процессоре, в подсистеме ввода-вывода, в других процессорах и вне системы.
  • Прерывания допускаются только в режиме РАБОТА, за исключением прерывания для рестарта, которое может быть выполнено в режимах РАБОТА или СТОП.
  • Инициируются прерывания запросами от устройств, в которых возникают условия прерываний.
slide21
Классы прерываний

Все прерывания разбиты на шесть классов:

  • Прерывание по вызову супервизора
  • Программные прерывания
  • Прерывания от схем контроля
  • Внешние прерывания
  • Прерывания ввода-вывода
  • Прерывание рестарта
slide22
Код прерываний

Причина прерывания внутри класса уточняется кодом прерывания этого класса, который в процессе прерывания заносится в отдельную область памяти, закрепленную за данным классом.

В зависимости от класса длина кода прерывания может быть 16, 32 или 64 бита.

Код прерывания используется прерывающей программой для определения процедуры, выполнение которой необходимо для обработки прерывания.

slide23
Класс прерываний = область памяти

Каждому классу прерываний выделены две фиксированные области памяти:

  • Для текущего (старого) PSW прерываемой программы,
      • Старое PSW обычно содержит адрес команды, которая выполнялась бы следующей, если бы прерывания не произошло.
  • Для нового PSW прерывающей программы
  • Каждый процессор имеет свои области за счет механизма префиксации.
slide25
Процесс прерывания

Процесс прерывания включает следующие действия:

  • распознавание класса и причины прерывания;
  • сохранение текущего PSW как старого PSW распознанного класса;
  • сохранение информации, идентифицирующей прерывание;
  • выборка и размещение в процессоре нового PSW распознанного класса;
  • запуск прерывающей программы в соответствии с новым PSW.

Возврат к прерванной программе выполняется путем восстановления в процессоре старого PSW.

floating interruption
Плавающие (floating interruption) прерывания

Прерывания, которые могут быть обработаны любым из процессоров конфигурации, называются плавающими прерываниями (floating interruption). Запрос на такое прерывание подается в первый из процессоров, в котором это прерывание не замаскировано, после чего сбрасывается для исключения повторных прерываний в других процессорах. К плавающим прерываниям относятся прерывания ввода-вывода, некоторые из внешних прерываний и от схем контроля.

slide27
Маскирование
  • Разрешение и запрет прерываний в процессоре реализуются с использованием маскирования.
  • Маски прерываний размещаются в зависимости от класса в текущем PSW, управляющих регистрах, регистре управления операциями с плавающей точкой FPC.
  • Каждый разряд маски разрешает или запрещает соответствующее прерывание. Неразрешенные прерывания либо полностью игнорируются, либо остаются в состоянии ожидания.
  • Маской могут быть запрещены как все прерывания данного класса, так и отдельные типы прерываний.
  • Маскирование реализует механизм приоритетов прерывающих программ, когда каждая программа устанавливает разрешение или запрет ее прерывания другими программами.
slide28
Механизм приоритетов запросов

Прерывания обрабатываются в следующем порядке:

  • прерывание по вызову супервизора;
  • программные прерывания;
  • прерывания от схем контроля, допускающие отложенную обработку;
  • внешние прерывания;
  • прерывания ввода-вывода;
  • прерывание рестарта.
slide29
PWS

Обработка одновременно поступивших запросов осуществляется путем последовательной записи старых PSW и выборки новых PSW без исполнения команд прерывающих программ до тех пор, пока не будут обработаны все имеющиеся запросы. Далее в обратном порядке в соответствии с сохраненными старыми PSW выполняются прерывающие программы.

ad