Организация и функционирование компьютеров

Прежде, чем выполнить очередную команду, процессор проверяет, не поступило ли какое-то прерывание. Если поступило, то сначала запрашивается подтверждение прерывания, после чего определяется тип прерывания. Затем процессор приступает к выполнению программы обработки поступившего прерывания. Эта программа прежде всего запоминает состояние регистров процессора и некоторых других параметров текущей программы, а затем выполняет действия, специфицированные прерыванием. В заключение программа обработки прерывания востанавливает состояние регистров процессора

Прерывание работы процессора по запросу внешних устройств устраняет необходимость выполнения им неэффективных операций по проверке готовности внешних устройств к обмену данными и снижает затраты времени на ожидание готовности периферийного устройства к обмену. Прерывания необходимы при обмене данными с большим числом асинхронно работающих внешних устройств. Запросы на прерывание бывают немаскируемыми и маскируемыми. Немаскируемые запросы реализуются аппаратно и поступают в процессор по специально выделенным для этого линиям шины управления. Немаскируемые запросы обладают наивысшим приоритетом. К ним относятся запросы от схем питания и аппаратуры контроля правильности передачи данных. Снижение уровня питания представляет опасность потери информации в ОЗУ. Наиболее надежные серверы для хранения информации содержат емкостные фильтры, которые при отключении электричества поддерживают уровень питания на время, достаточное для сохранения данных из ОЗУ. Схемы контроля питания подают запрос прерывания и совершают переход к подпрограмме аварийной перезаписи во внешнее ЗУ.

Маскируемые запросы поступают от внешних устройств и означают запросы на внеочередное выполнение каких-либо штатных действий, например, операций ввода-вывода. В блоке управления процессора есть разряд, содержащий флаг разрешения прерывания. Специальная машинная команда устанавливает этот флаг в такое состояние, которое запрещает прерывание. Другая команда разрешает прерывания. Момент появления запроса на прерывание не связан с выполнением основной программы. Процессор продолжает выполнять текущую команду основной программы. Он должен запомнить результат выполнения этой команды и номер команды возврата и приступить к выполнению прерывающей программы, и с этой целью в специальный стек записывается результат выполнения команды основной программы и номер команды возврата.

Размещение программ, подпрограмм и данных может быть статическим и динамическим. При статическом размещении оно происходит в момент запуска программы и сохраняется на все время работы программы. При динамическом размещении память подпрограмме выделяется в момент обращения к ней, и освобождается после окончания работы подпрограммы. Выделение и освобождение памяти – это еще одна функция операционной системы, которая называется управлением памятью. Память для данных выделяется и освобождается по специальным командам, адресованным операционной системе. Фактически это обращение к специальным подпрограммам операционной системы.

При наличии определенной операционной системы на компьютере работает одна программа – ядро этой операционной системы. Все прочие программы, в том числе и пользовательские, являются ее подпрограммами. Ядро операционной системы решает, какую программу запустить, как разместить программы и данные и т.д. Однако в конечном итоге ядро операционной системы управляется пользователем с помощью команд (как в MS DOS) или различных манипуляций с мышью и клавиатурой (как в Windows).