Основы построения БЭВМ
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 29

Основы построения БЭВМ PowerPoint PPT Presentation


  • 93 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

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.

Download Presentation

Основы построения БЭВМ

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


6369544

Основы построения БЭВМ

Лекция 2, вторая часть (2часа)

Управление работой процессора


6369544

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.


6369544

Состояния процессора и условия переходов


6369544

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


6369544

Внешнее управление

Предусмотрено пять инициируемых извне функций процессора:

  • сброс процессора;

  • начальный сброс процессора;

  • сброс подсистемы;

  • сброс с очисткой;

  • сброс по питанию.


6369544

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.


6369544

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.


6369544

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.


6369544

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.


6369544

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.


6369544

Часы TOD

  • Часы TOD представляют собой 104-разрядный двоичный счетчик, который инкрементируется в типовом варианте каждую микросекунду добавлением +1 в разряд 51


6369544

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.


6369544

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.


6369544

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.


6369544

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.


6369544

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.


6369544

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.


6369544

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.


6369544

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.


6369544

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


6369544

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.


6369544

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.


  • 6369544

    Адреса размещения PSW, кодов и масок прерываний


    6369544

    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.


    6369544

    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.


    6369544

    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.


    6369544

    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.


  • Login