Zdarzenia

J. Ułasiewicz Programowanie aplikacji współbieżnych 1

8. Zdarzenia i ich obsługa

Istnieją dwie metody pozyskania informacji o zdarzeniach: 1. Cykliczne odpytywanie urządzenia czy zdarzenie zaszło ( ang. polling).

2. Wykorzystanie przerwań generowanych przez zdarzenia ( ang. interrupt).

Maksymalny czas reakcji na zdarzenia Tmax jest najdłuższym możliwym czasem od wystąpienia zdarzenia Z do rozpoczęcia procedury jego obsługi.

Rozpoczecie

Zdarzenie Z

Czas

Zakonczenie

z procedury

reakcji na

z procedury

obslugi

zdarzenie

obslugi

zdarzenia

Tmax

Inna

P - Procedura

Inna

aktywnosc

obslugi zdarzenia

aktywnosc

Czas reakcji na zdarzenia

Maksymalny czas reakcji na zdarzenia powinien być mierzony dla najmniej korzystnych warunków. Stąd mamy pewność że w rzeczywistej sytuacji czas reakcji na zdarzenie nie będzie dłuższy od Tmax.

Należy tak konstruować systemy aby maksymalny czas reakcji na zdarzenia był jak najkrótszy.

Zdarzenia i ich obsługa

J. Ułasiewicz Programowanie aplikacji współbieżnych 2

8.1

Odpytywanie cykliczne

Procedura P0

Procedura P1

Procedura P2

Procedura Pn

Znaczniki

Procedury

Czasy wykonan

Obsługa zdarzeń metodą odpytywania

Maksymalny czas reakcji na pewne zdarzenie (powiedzmy Z1) Tmax jest sumą czasów wykonań procedur P0,P2,P3,…,Pn i wynosi: n Tmax = ∑ Ti i=0

Metoda odpytywania posiada następujące cechy.

1. Długi czas reakcji na zdarzenie – maksymalnie suma czasów obsługi wszystkich zdarzeń.

2. Trudności w uszeregowaniu obsługi zdarzeń według priorytetów.

3. Przy braku zdarzeń utrata czasu procesora na wykonanie jałowych czynności

4. Prostota implementacji – nie jest wymagany specjalny sprzęt.

Zdarzenia i ich obsługa

J. Ułasiewicz Programowanie aplikacji współbieżnych 3

8.2

Obsługa zdarzeń poprzez przerwania

Obsługa przerwania polega na przerwaniu aktualnie wykonywanego procesu i wykonaniu procedury przypisanej danemu zdarzeniu gdy takie zdarzenie zajdzie.

Procedura nazywa się procedurą obsługi przerwania ( ang. interrupt handler).

Często używany jest też skrót ISR ( ang. Interrupt Service Routine).

Powrót

Zdarzenie Z1

z procedury

P1 - Procedura

Przerwanie

obslugi

przerwania

P0 - Proces

glówny

Obsługa zdarzenia Z1 poprzez procedurę obsługi przerwania P1

Zachodzi potrzeba rozstrzygnięcia które zdarzenie ma obsługiwane gdy wiele z nich wystąpi naraz. Istnieją tu dwie podstawowe strategie postępowania: 1. Jednopoziomowy system przerwań.

2. Priorytetowy system przerwań.

Gdy za obsługę oczekuje więcej nie obsłużonych przerwań wybór przerwania do obsługi może być dokonany według różnych zasad.

1. Poszczególnym przerwaniom mogą być przypisane priorytety.

2. Przerwania mogą być obsługiwane według kolejności zgłoszeń.

Zdarzenie Z1

Zdarzenie Z2

Przyjecie obslugi

przerwania

Obsluga

przerwania

P0 - Proces

glówny

Dwa przerwania obsługiwane w systemie jednopoziomowym Zdarzenia i ich obsługa

J. Ułasiewicz Programowanie aplikacji współbieżnych 4

Obsluga

przerwania

Obsluga

zawieszona

przerwania

Zdarzenie Z1

Zdarzenie Z2

wznowiona

Obsluga

Kontynuacja

przerwania

obslugi

przerwania

Dwa przerwania obsługiwane w systemie wielopoziomowym Obsługa przerwań w systemie komputerowym jest czasami blokowana przez system operacyjny. Maksymalny czas zablokowania przerwań Tdmax jest podstawową miarą jakości systemu czasu rzeczywistego.

Czas Tdmax powinien być on jak najkrótszy..

Maksymalny czas Tmax reakcji na zdarzenie, w systemie z przerwaniami, jest równy maksymalnemu czasowi zablokowania przerwań Tdmax czyli Tmax

= Tdmax .

Gdy w systemie występują przerwania, nie można założyć że dany fragment kodu wykona się niepodzielnie.

Obsługa zdarzeń poprzez przerwania ma dla systemu komputerowego daleko idące konsekwencje.

Istnieją dwie strategie obsługi zdarzeń poprzez przerwania: 1. Zdarzenie

obsługiwane jest przez procedurę obsługi przerwania.

2. Procedura

obsługi przerwania odblokowuje proces który wykonuje obsługę zdarzenia.

Zdarzenia i ich obsługa

J. Ułasiewicz Programowanie aplikacji współbieżnych 5

8.3 Obsługa przerwań w komputerach typu PC

Procesory seri 80x86 stosowane w komputerach PC obsługują następujące rodzaje przerwań:

1. Przerwania zewnętrzne – generowane są przez urządzenia zewnętrzne i koordynowane przez kontroler przerwań.

2. Przerwania wewnętrzne - generowane są przez układy wewnętrzne procesora i zwykle związane z naruszeniem systemu ochrony.

3. Przerwania programowe – generowane przez oprogramowanie.

Procesor posiada jedną linię zgłaszania przerwania IRQ ( ang. Interrupt Request). Liczba urządzeń mogących zgłosić przerwanie jest większa.

Aby rozwiązać ten problem stosuje się urządzenie nazywane kontrolerem przerwań ( ang. Interrupt Controller)

RAM

Procedura

Linie

obslugi

NMI

przerwan

przerwania

Urzadzenie

IRQ0

IRQ1

255

INTA Kontroler

VH7

IRQi

INT

Procesor

INT

przerwan

Tablica

Kontroler

wektorów

VH1

IRQ7

urzadzenia

przerwan

VH0

IMR

Baza B

V = B + i

i - numer lini IRQ

kontrolera

Obsługa przerwań w komputerze PC

Linia IRQ0 posiada najwyższy priorytet, Linia IRQ7 najniższy. Kontroler posiada dwa dostępne z zewnątrz 8 bitowe rejestry:

1. Rejestr poleceń CR ( ang. Control Register). Do rejestru CR system wpisuje polecenia i odczytuje zeń statusy.

2. Rejestr maski IMR ( ang. Interrupt Maskl Register).

Rejestr IMR pozwala na zamaskowanie przyjmowania przerwań. Gdy bit i IMR jest ustawiony na 1 przerwanie IRQi będzie ignorowane. Gdy bit i ustawimy na 0 przerwanie IRQi będzie przyjmowane.

Funkcje kontrolera przerwań:

1. Arbitraż przerwań.

2. Maskowanie przerwań.

3. Tworzenie powiązania pomiędzy pobudzeniem lini przerwania IRQi a wektorem przerwań VHi.

Zdarzenia i ich obsługa

J. Ułasiewicz Programowanie aplikacji współbieżnych 6

Gdy przerwanie IRQi zostanie przyjęte, kontroler przekazuje do procesora bajt zawierający liczbę V = B + i (baza kontrolera + numer przerwania). Na tej podstawie procesor wykonuje instrukcję INT V a zatem i procedurę obsługi przerwania IRQi . Adres procedury obsługi przerwania IRQi procesor pobiera z wektora VHi = V.

IRQ

IRQ Wektor

Urządzenie

Master Slave HEX

Timer – generuje przerwania

zegarowe

Klawiatura

Zegar czasu rzeczywistego RTC

W kontrolerze master wejście z

kontrolera slave

W kontrolerze slave wolne

wolne

Koprocesor

Kontroler 1 dysków IDE

Kontroler 2 dysków IDE

Układ transmisji szeregowej COM2

Układ transmisji szeregowej COM1

Port drukarki LPT1

Kontroler dysków elastycznych

Port drukarki LPT2

Tablica linii przerwań, wektorów przerwań i urządzeń generujących przerwania w komputerze AT

Zdarzenia i ich obsługa

J. Ułasiewicz Programowanie aplikacji współbieżnych 7

8.4

Programowanie obsługi przerwań w systemie QNX

Aby zaimplementować obsługę pewnego przerwania w procesie należy: 1. Napisać procedurę obsługi tego przerwania.

2. Zainstalować procedurę w systemie to znaczy spowodować aby procedura była wykonana gdy wybrane przerwanie zostanie przez system odebrane (instalacja procedury).

Instalacja procedury obsługi przerwania

int qnx_hint_attach(unsigned intnum, void far *handler, unsigned DS)

intnum

Numer przerwania – odpowiada numerowi lini IRQ

kontrolera przerwań (liczba od 0 do 15)

handler

Nazwa funkcji obsługi przerwania.

Identyfikator segmentu danych procesu.

Funkcja zwraca:

> 0 – identyfikator procedury obsługi przerwań ( mała liczba typu int)

- 1 – gdy błąd.

Parametr DS jest identyfikator segmentu danych procesu. Aby go uzyskać należy wykonać makro systemowe FP_SEG(…).

Deinstalacja funkcji obsługi przerwania:

int qnx_hint_detach(int iidend)

iidend

Identyfikator funkcji obsługi przerwania – liczba zwracana przez funkcję qnx_hint_attach

Funkcja zwraca: > 0 – sukces, - 1 – błąd. Wykonanie funkcji zrywa powiązanie pomiędzy przerwaniem a funkcją jego obsługi.

Zdarzenia i ich obsługa

J. Ułasiewicz Programowanie aplikacji współbieżnych 8

Maskowanie / odmaskowanie przerwania.

Kontroler przerwań pozwala na zablokowanie przyjmowania przerwań (maskowanie) lub dopuszczenia ich do obsługi (odmaskowanie).

Zamaskowane przerwania nie są obsługiwane. Aby przerwanie zamaskować, odmaskować czy testować stan maski używa się funkcji: int qnx_hint_mask(unsigned intnum, unsigned action) intnum

Numer przerwania – odpowiada numerowi lini IRQ

kontrolera przerwań (liczba od 0 do 15)

action

Specyfikacja akcji: 0 – testuj stan maski, 1 – odmaskuj przerwanie, 2 – zamaskuj przerwanie

Funkcja zwraca:

0 – przerwanie dozwolone (nie zamaskowane)

1 – przerwanie zabronione ( zamaskowane).

Zasady tworzenia funkcji obsługi przerwania:

1. Funkcja musi być poprzedzona kwalifikatorem far.

2. Funkcja może zwracać 0 lub identyfikator utworzonego w procesie depozytu (proxy). Gdy funkcja zwraca numer depozytu jest on generowany i może być odebrany przez funkcję Receive która zostanie wtedy odblokowana.

3. Procedura

obsługi przerwania powinna być tak krótka jak to tylko możliwe. Wszelkie dłuższe akcje powinny być wykonane w procesie który zostanie przez procedurę odblokowany (przez generację depozytu).

4. Funkcja nie może zawierać żadnych wywołań systemowych.

Zdarzenia i ich obsługa

J. Ułasiewicz Programowanie aplikacji współbieżnych 9

Wzorzec konstruowania mechanizmu obsługi przerwań.

// Kompilacja: cc int1.c

-o int1 -Wc -s

#include <stdlib.h>

#include <sys/irqinfo.h>

#include <sys/proxy.h>

#include <sys/kernel.h>

pid_t proxy;

volatile unsigned counter = 0;

// Funkcja obsługi przerwania -------

pid_t far handler(void) {

counter++;

if(counter % 100 == 0)

return(proxy);

else

return(0);

}

void main(void) {

int id,i=0;

pid_t pid;

// Utworzenie proxy ---------------

proxy = qnx_proxy_attach(0,0,0,-1);

// Instalacja handlera ------------

id = qnx_hint_attach(0,&handler,FP_SEG(&counter)); counter = 0;

do {

pid = Receive(0,0,0);

printf("Przerwan %d\n",i);

i++;

} while(i < 100);

qnx_hint_detach(id);

}

Przykład użycia procedury obsługi przerwania

Zdarzenia i ich obsługa