- •Структурно-функціональна організація апаратного та програмного забезпечення обчислювачів.
- •1.4 Структура аом
- •1.5 Структура гом
- •Системи машинних команд процесорів, формати даних і способи кодування команд і даних.
- •Способи організації доступу до даних та методи адресування команд і даних.
- •1.4 Організація підсистеми пам’яті комп’ютера.
- •1.5 Способи організації взаємодії апаратного забезпечення із системним програмним забезпеченням.
- •1.6 Взаємодія комп’ютера із зовнішніми пристроями.
- •Елементна база комп’ютерів.
- •2.2 Архітектура мп 80486, Pentium, мп adsp.
- •Базовая архитектура процессоров adsp-21xx
- •2.3 Архітектура процесора 80с51.
- •2.4 Risc-процесори ті їх архітектура.
- •2.5 Адресний простір. Способи адресації операндів.
- •2.6 Оперативна пам’ять: архітектура та принципи управління.
- •2.7 Система переривань та їх характеристики.
- •2.8 Динамічний розподіл пам’яті. Організація віртуальної пам’яті.
- •3.1 Склад системного програмного забезпечення.
- •3.2 Класифікація операційних систем.
- •Особенности алгоритмов управления ресурсами
- •Особенности аппаратных платформ
- •Особенности областей использования
- •Особенности методов построения
- •3.3 Різновиди мультизадачності в операційних системах.
- •3.4 Процеси та потоки в операційних системах.
- •Реальний та захищений режими адресації.
- •Особенности процессора 80286
- •Особенности процессоров 80386 — 80486
- •Страничная организация памяти
- •Описание
- •Использование
- •Структура адресного пространства ibm pc в реальном режиме Основная область памяти
- •Дополнительная область памяти
- •3.6 Оперативна пам’ять в мультизадачному режимі.
- •Алгоритми заміщення сегментів та сторінок у віртуальній пам’яті.
- •Структура жорсткого диску.
- •Vfat и длинные имена файлов
- •Файлова система hpfs.
- •Файлова система ntfs.
- •Керування процесами у операційних системах, їх стани та переходи. Управление процессами
- •Состояние процессов
- •Контекст и дескриптор процесса
- •Алгоритмы планирования процессов
- •Вытесняющие и невытесняющие алгоритмы планирования
- •3.11 Основні режими введення-виведення.
- •3.12 Оптимізація роботи з жорстким диском.
- •4.1 Структура системних областей пам’яті (ms-dos).
- •4.2 Програмування дискової підсистеми комп’ютера (mbr, Partition Table, fat12/16/32).
- •4.3 Програмування відеосистеми комп’ютера (cga, ega, vga).
- •4.4 Особливості програмування текстового та графічного режимів відеоадаптера.
- •4.5 Робота з маніпулятором миші (ms-dos, ms-Windows).
- •4.6 Обробка переривань.
- •4.1. Таблица векторов прерываний
- •4.2. Маскирование прерываний
- •4.4. Особенности обработки аппаратных прерываний
- •4.8 Ініціалізація dll-бібліотек, динамічний експорт та імпорт функцій у середовищі Microsoft Windows. Бібліотеки динамічної компоновки. Ініціалізація dll.
- •2.23.1. Статическая и динамическая компоновка
- •Експорт та імпорт функцій при використанні dll-бібліотек.
- •5.1 Системні та локальні шини, основні характеристики.
- •5.2 Шини з комутацією ланцюгів та комутацією пакетів. Розщеплення транзакцій.
- •5.3 Шини Firewire (ieee 1394), pci, pci-e, основні характеристики.
- •Особенности ieee - 1394
- •Шини pci основні характеристики.
- •ШиниPci-е, основні характеристики.
- •5.4 Стандарт ieee 1284 – 1994, фізичний та електричний інтерфейси.
- •5.6 Характеристики сучасних жорстких дисків.
- •5.7 Інтерфейси жорстких дисків в ibm pc, їх особливості.
- •5.8 Характеристики сучасних принтерів, сканерів.
- •5.9 Структура та принцип роботи сучасних модемів.
- •5.10 Основні характеристики джерел безперервного живлення.
- •6.1 Архітектура і стандартизація комп’ютерних мереж.
- •6.2 Лінії зв’язку: класифікація, характеристики, типи кабелів.
- •6.3 Методи кодування даних у комп’ютерних мережах.
- •6.4 Технології канального рівня tcp/ip та їх специфікації. Стек протоколов tcp/ip История и перспективы стека tcp/ip
- •Структура стека tcp/ip. Краткая характеристика протоколов
- •6.5 Мережеве обладнання: класифікація, функції.
- •Параметры сетевого адаптера
- •Функции и характеристики сетевых адаптеров
- •Классификация сетевых адаптеров
- •6.6 Протоколи локальних мереж: tcp, udp, iPv4, iPv6 та ін.
- •36. Протоколи транспортного рівня tcp и udp (загальна характеристика, порти)
- •37. Протокол транспортного рівня udp
- •Адресация iPv4
- •Синтаксис адреса iPv4
- •Типы адресов iPv4
- •Индивидуальные адреса iPv4
- •Групповые адреса iPv4
- •Широковещательные адреса iPv4
- •История создания
- •Исчерпание iPv4 адресов в 2011 году
- •Тестирование протокола
- •Внедрение протокола
- •Сравнение с iPv4
- •Автоконфигурация
- •Метки потоков
- •Механизмы безопасности
- •Основы адресации iPv6
- •Типы Unicast адресов
- •Формат пакета
- •Нотация
- •Зарезервированные адреса iPv6
- •6.7 Адресація в комп’ютерних мережах.
- •Ip адресация, классы ip адресов и значение маски подсети
- •Для чего нужны ip адреса?
- •Структура ip адреса
- •Разделение ip адреса на сетевую и узловую части
- •Классы ip адресов и маски подсети по умолчанию
- •Классовая и бесклассовая адресация
- •Назначение маски подсети
- •Публичные и частные ip-адреса
- •Адреса одноадресных, широковещательных и многоадресных рассылок
- •Одноадресная рассылка
- •Широковещательная рассылка
- •Многоадресная рассылка
- •Сравнение протоколов ip версии 4 (iPv4) и ip версии 6 (iPv6)
- •6.8 Об’єктивні характеристики комп’ютерних мереж.
- •6.9 Схема ip-маршрутизації.
- •6.10 Фрагментація ip-пакетів. Фрагментация ip-пакетов
- •6.11 Служби dns та dhcp.
- •Ключевые характеристики dns
- •Дополнительные возможности
- •Терминология и принципы работы
- •Рекурсия
- •Обратный dns-запрос
- •Записи dns
- •6.12 Протоколи маршрутизації. Протоколы маршрутизации
- •Віртуальні приватні мережі.
- •Уровни реализации
- •Структура vpn
- •Классификация vpn
- •По степени защищенности используемой среды
- •По способу реализации
- •По назначению
- •По типу протокола
- •По уровню сетевого протокола
- •6.14 Засоби забезпечення надійності функціонування та захисту комп’ютерних мереж.
- •7.1 Основи мови програмування Java.
- •7.2 Проміжне програмне забезпечення розподілених комп’ютерних систем. Архітектура rpc (Remote Procedure Calls).
- •7.3 Технологія rmi (Remote Method Invocation).
- •24. Java rmi Достоинства и недостатки Java rmi
- •7.4 Технологія corba .
- •7.5 Сервлет-технологія Java.
- •7.6 Сторінки jsp. Теги та вбудовані об’єкти jsp.
- •26. Теги и встроенные объекты jsp:
- •7.7 Технологія jms. Моделі jms-повідомлень.
- •Введение
- •Архитектура jms
- •Первое знакомство
- •Модель сообщений jms
- •Поля заголовка
- •Свойства (properties) сообщений
- •Уведомления сообщений
- •Интерфейс Message
- •Выборка сообщений
- •Доступ к отправленным сообщениям
- •Изменение полученного сообщения
- •Тело сообщения
- •7.8 Основи мови xml.
- •7.9 Протокол soap. Структура soap – документа.
- •1.4. Операторы
- •1.4.1. Оператор выражение
- •1.4.2. Пустой оператор
- •1.4.3. Составной оператор
- •1.4.4. Оператор if
- •1.4.5. Оператор switch
- •1.4.6. Оператор break
- •1.4.7. Оператор for
- •1.4.8. Оператор while
- •1.4.9. Оператор do while
- •1.4.10. Оператор continue
- •1.4.11. Оператор return
- •1.4.12. Оператор goto
- •8.2 Одновимірні та багатовимірні масиви. Покажчики. Масиви динамічної пам’яті.
- •8.3 Структури, об’єднання, бітові поля структур та об’єднань.
- •Объявление битовых полей
- •Доступ к элементам структур с битовыми полями
- •Размещение битовых полей в памяти
- •Призначення функції. Опис, визначення, виклик функції. Передача даних за значенням та за покажчиком.
- •Функції з параметрами, що замовчуються, зі зміними параметрами
- •8.5 Перевантаження функцій. Шаблони функцій. Покажчики на функції. Перевантажені функції, шаблони функцій.
- •8.6 Функції роботи з файлами. Введення/виведення даних різного типу у файл/з файлу.
- •Int fprintf(file *fp, char *format [,аргумент]…);
- •Int fscanf(file *fp, char *format [,указатель]…);
- •Визначення класу. Конструктор, перевантажені конструктори, деструктор.
- •8.8 Статичні члени класу. Дружні функції класу. Перевантаження операцій.
- •18 Ооп. Поняття дружніх функціїй. Різниця між дружньою функцією - членом класу та не членом класу.
- •19 Ооп. Поняття перевантаження операцій. Правила її використання.
- •8.9 Успадкування класів. Множинне успадкування.
- •9.1 Векторні, паралельні, конвеєрні системи.
- •9.2 Основні характеристики паралельних алгоритмів: ступінь паралелізму, прискорення, ефективність. Закон Амдала.
- •Математическое выражение
- •Иллюстрация
- •Идейное значение
- •9.3 Метод логарифмічного здвоєння та рекурсивного подвоєння.
- •9.4 Методи паралельного множення матриць. §34. Алгоритм умножения матриц
- •9.5 Стандарт mpi, основні функції для організації паралельних програм: ініціалізації та завершення паралельної програми, визначення рангу процесу, визначення загального числа процесів.
- •9.6 Функції двохточкового обміну.
- •9.7 Функції колективного обміну: розподілення, широкомовної розсилки, збору, зведення, сканування.
- •10.1 Архітектура субд. Функції субд.
- •2.1. Основные функции субд
- •2.1.1. Непосредственное управление данными во внешней памяти
- •2.1.2. Управление буферами оперативной памяти
- •2.1.3. Управление транзакциями
- •2.1.4. Журнализация
- •2.1.5. Поддержка языков бд
- •10.2 Реляційна модель та її характеристики.
- •10.3 Потенційні, первинні та зовнішні ключі.
- •10.4 Цілісність реляційних даних. Целостность реляционных данных
- •10.5 Операції реляційної алгебри.
- •10.6 Основні поняття sql: прості запити, склеювання таблиць; умови відбору рядків таблиць; агрегатні функції, запити з групуванням, складні запити. Sql. Простые запросы
- •Агрегатные функции, группировка данных
- •Запрос с группировкой
- •Пояснения
- •Сложные запросы
- •Объединение таблиц
- •Имена таблиц и столбцов
- •Создание обьединения
- •Объединение таблиц через справочную целостность
- •Объединения таблиц по равенству значений в столбцах и другие виды объединений
- •Объединение более двух таблиц
- •Объединение таблицы с собой псевдонимы
- •10.7 Інфологічна, логічна або концептуальна модель даних. Основные этапы проектирования баз данных Концептуальное (инфологическое) проектирование
- •Логическое (даталогическое) проектирование
- •Физическое проектирование
- •10.8 Функціональні залежності. 1, 2 та 3 нормальні форми відношень.
- •8 Нормалізація відношень. 1 та 2 нормальні форми.
- •9 Нормалізація відношень. 3 нормальна форма та нормальна форма Бойса-Кодда. Навести приклади
- •Нормальные формы er-диаграмм
- •Первая нормальная форма er-диаграммы
- •Вторая нормальная форма er-диаграммы
- •Третья нормальная форма er-диаграммы
- •Семантическая модель Entity-Relationship (Сущность-Связь)
- •Основные понятия er-модели
- •Уникальные идентификаторы типов сущности
- •Нормальные формы er-диаграмм
- •Первая нормальная форма er-диаграммы
- •Вторая нормальная форма er-диаграммы
- •Третья нормальная форма er-диаграммы
- •10.9 Багатозначні залежності та залежності з’єднання. 4 та 5 нормальні форми відношень.
- •9.3. Зависимости проекции/соединения и пятая нормальная форма
- •9.3.2. Зависимость проекции/соединения
- •9.3.3. Аномалии, вызываемые наличием зависимости проекции/соединения
- •9.3.4. Устранение аномалий обновления в 3-декомпозиции
- •2.5.5. Пятая нормальная форма
- •4.5. Нормальные формы
- •10.10 Проектування бд методом сутність-зв’язок. Er-діаграми. Моделирование методом "сущность-связь" Основные понятия модели "сущность-связь"
- •Графическая нотация модели: диаграммы "сущность-связь"
- •Нормализация модели "сущность-связь"
- •11.1 Властивості інформації. Класифікація загроз інформації.
- •11.2 Рівні захисту інформації в комп’ютерних мережах.
- •11.3 Законодавчий рівень захисту інформації.
- •11.4 Криптографічний захист інформації.
- •11.5 Стандарти симетричного шифрування даних.
- •11.6 Системи ідентифікації та аутентифікації користувачів.
- •11.7 Парольна система. Вимоги до паролів.
- •11.8 Методи та засоби захисту від віддалених мережевих атак.
2.7 Система переривань та їх характеристики.
Сигналы аппаратных прерываний, возникающие в устройствах, входящих в состав компьютера (таймер, клавиатура, диски и прочее), поступают в процессор не непосредственно, а через два контроллера прерываний, один из которых называется ведущим, а другой – ведомым.
В прежних моделях машин контроллеры представляли собой отдельные микросхемы; в современных компьютерах они входят в состав многофункциональной микросхемы периферийного контроллера.
Два контроллера используются для увеличения допустимого количества внешних устройств. Дело в том, что каждый контроллер прерываний может обслуживать сигналы лишь от 8 устройств. Для обслуживания большего количества устройств контроллеры можно объединять, образуя из них веерообразную структуру. В современных машинах устанавливают два контроллера, увеличивая тем самым возможное число входных устройств до 15 (7 у ведущего и 8 у ведомого контроллеров).
Ко входным выводам IRQ1…IRQ7 и IRQ8…IRQ15 (IRQ – это сокращение от Interrupt Request, запрос прерывания) подключаются выводы устройств, на которых возникают сигналы прерываний. Выход INT ведущего контроллера подключается к одноименному входу микропроцессора, а выход INT ведомого – к входу IRQ2 ведущего. Основная функция контроллеров – передача сигналов запросов прерываний от внешних устройств на единственный вход прерываний микропроцессора. При этом, кроме сигнала INT, контроллеры передают в микропроцессор по линиям данных номер вектора, который образуется в контроллере путем сложения базового номера, записанного в одном из его регистров, с номером входной линии, по которой поступил запрос прерывания. Получив сигнал INT и номер вектора, процесс извлекает из вектора адрес обработчика прерывания и передает управление на этот обработчик.
Номера базовых векторов заносятся в контроллеры автоматически в процессе начальной загрузки компьютера. Ведущий контроллер программируется через порты 20h и 21h, ведомый – A0h и A1h.
Поскольку базовый вектор ведущего контроллера всегда равен 8, а базовый вектор ведомого – 70h, номер векторов, закрепленных за аппаратными прерываниями, лежат в диапазонах 8h…Fh и 70h…77h. Очевидно, что номера векторов аппаратных прерываний однозначно связаны с номерами линий, или уровнями IRQ, а через них – с конкретными устройствами компьютера. В следующей таблице приведен перечень аппаратных векторов и закрепленных за ними устройств.
Уровень прерывания |
Вектор прерывания |
Устройство |
IRQ0 IRQ1 IRQ2 IRQ8 IRQ9 IRQ10 IRQ11 IRQ12 IRQ13 IRQ14 IRQ15 IRQ3 IRQ4 IRQ5 IRQ6 IRQ7 |
08h 09h 0Ah 70h 71h 72h 73h 74h 75h 76h 77h 0Bh 0Ch 0Dh 0Eh 0Fh |
Таймер Клавиатура Вход от ведомого КМОП-микросхема Перенаправлено на INT 0Ah Зарезервировано Зарезервировано Мышь (PS/2) Исключение сопроцессора Жесткий диск Зарезервировано Последовательный порт COM2 Последовательный порт COM1 Принтер LPT2 Гибкий диск Принтер LPT2 |
Обратимся теперь к внутренней структуре контроллера (для примера рассмотрим ведущий контроллер). Логически в ней можно выделить четыре основных узла: регистр входных запросов, регистр маски, схему приоритетов и регистр обслуживаемых запросов.
Все эти узлы восьмибитовые, по одному биту на каждый входной сигнал.
Сигнал запроса прерывания IRQ от устройства (на рисунке IRQ1, т.е. сигнал от клавиатуры) поступает на вход регистра запросов и устанавливает в 1 соответствующий бит этого регистра. Далее на пути сигнала стоит регистр маски, программируемый через порт 21h. Значение 0 в бите маски разрешает прохождение сигнала, значение 1 – запрещает. Пройдя через маску, сигнал поступает на схему анализа приоритетов.
При стандартной настройке схемы анализа приоритетов (она программируется посылкой определенных команд через порт 20h) приоритеты сигналов IRQ снижаются по мере роста номера сигнала, т.е. максимальным приоритетом обладает сигнал IRQ0, минимальным – IRQ7.
Ведомый контроллер всегда подключается к входу IRQ2 ведущего, поэтому все приоритеты ведомого контроллера располагаются между приоритетами уровней IRQ1 и IRQ3 ведущего и образуется такая цепочка приоритетов:
IRQ0 … IRQ1 ----- IRQ8 … IRQ15 ----- IRQ3 … IRQ7
Наивысший Приоритеты Низший
приоритет ведомого приоритет
Приоритеты уровней прерываний не имеют никакого значения, пока прерывания поступают редко и не накладываются друг на друга. Вопрос о приоритетах становится важным только в том случае, если очередной сигнал прерывания приходит в тот момент, когда еще не закончено выполнение программы обработки предыдущего прерывания. Алгоритм обработки таких наложенных прерываний определяет программист путем соответствующего построения обработчика прерывания.
Пройдя через схему анализа приоритетов, сигнал запроса прерывания поступает на вход регистра обслуживаемых запросов и дает разрешение на установку в 1 его бита (однако не устанавливает его). Одновременно сигнал поступает на вход INT микропроцессора. Микропроцессор регистрирует поступление сигнала INT лишь в том случае, если установлен флаг разрешения прерывания IF в регистре флагов. Таким образом, сброс флага IF командой cli запрещает все аппаратные прерывания.
Микропроцессор, получив сигнал INT, отвечает на него выходным сигналом INTA (INTerrupt Acknoledge, подтверждение прерывания), который поступает в контроллер прерываний и выполняет там два действия: устанавливает бит регистра обсуживаемых запросов, разрешенный сигналом запроса прерывания, и сбрасывает бит регистра запросов. Таким образом, запрос, для которого началась процедура обслуживания его микропроцессором, переводится в разряд обслуживаемых. Начиная с этого момента на тот же вход контроллера прерываний может придти следующий сигнал прерывания от устройства. Он, правда, какое-то время не будет обслуживаться, но, по крайней мере, не пропадет, а запомнится в регистре запросов и будет ждать своей очереди на обслуживание контроллером и процессором.
Микропроцессор одновременно с посылкой в контроллер прерываний сигнала INTA сбрасывает флаг IF в регистре флагов, запрещая все аппаратные прерывания. Прерывания останутся запрещенными до выполнения пользователем команды sti, или до установки флага IF каким-либо другим образом.
Установка 1 в бите регистра обслуживаемых запросов воздействует на схему анализа приоритетов. Установленный бит блокирует в схеме анализа приоритетов все уровни прерываний, начиная с текущего и ниже. Таким образом, если не принять специальных мер, даже после завершения обработчика прерывания все прерывания данного и более низких приоритетов останутся заблокированными. Сброс бита регистра обслуживаемых запросов осуществляется засылкой кода 20h в порт 20h для ведущего контроллера и в порт A0h для ведомого. Этот код получил название команды, или приказа EOI (End of Interrupt, конец прерывания). Приказ конца прерывания должен возбуждаться в любом обработчике прерываний.
Исходя из изложенного, в программе обработки прерывания можно выделить три участка.
Поскольку процессор, получив сигнал INT, сбрасывает флаг IF, при входе в обработчик все прерывания оказываются запрещенными и программа не может быть прервана внешними сигналами. Команда sti, выполненная в программе, устанавливает флаг IF и разрешает прохождение запросов прерываний в процессор. Однако все уровни прерываний, начиная с текущего, остаются заблокированными в контроллере. В результате работа обработчика может быть прервана только при поступлении запроса прерывания более высокого приоритета. Такая ситуация называется вложенным прерыванием.
Выполнение в обработчике команд, реализующих приказ конца прерывания EOI, снимает блокировку в контроллере, и начиная с этого момента запрос прерывания любого уровня прервет выполнение обработчика. Особенно неприятной может оказаться ситуация, когда обработчик прерывается сигналом запроса прерывания того же уровня. Это приводит к тому, что программа обработчика, не дойдя до конца, опять начинает выполнятся с самого начала, т.е. происходит повторный вход в программу. Для того, чтобы такое явление не нарушило работоспособность системы, обработчик прерываний должен быть написан по определенным правилам, обеспечивающим его реентерабельность. Лучше, однако избегать возникновения такой ситуации.
Практически структуру программы обработки прерывания выбирают исходя из конкретных условий.
Часто в самом начале программы выполняют команду sti, чтобы не задерживать обработку прерываний от более приоритетных устройств (в частности, таймера). Приказ конца прерывания EOI посылается в контроллер в самом конце программы, перед завершающей командой iret с тем, чтобы полностью исключить вложенные прерывания от запросов того же уровня. Однако сигнал прерывания того же (или более низкого) уровня может придти между командой out 20h AL и командой iret. Поскольку блокировка нижележащих уровней в контроллере уже снята, возникает вложенное прерывание и повторный вход в ту же программу. Чтобы избежать этого, перед командой EOI выполняют команду запрета всех прерываний cli. В результате вложенные прерывания запрещаются до выхода из обработчика. Можно подумать, что прерывания останутся запрещенными навсегда, однако это не так. Команда iret восстанавливает не только адрес возврата в регистрах CS и IP, но и содержимое регистра флагов на момент прерывания. Если при этом содержимом регистра флагов возникало прерывание, значит, флаг IF был установлен. Получается, что команда iret в программе обработки аппаратного прерывания всегда восстанавливает установленное состояние флага IF, т.е. разрешает прерывания.
Между прочим, отсюда следует, что в обработчике прерываний вообще может отсутствовать команда sti. В этом случае программа обработчика будет выполняться при запрещенных прерываниях, а разрешены прерывания будут после выполнения завершающей команды iret.
Запросы на прерывания, поступающие в ведущий контроллер (уровни IRQ0…IRQ7) блокируют только ведущий контроллер. Однако запросы на прерывания, поступающие в ведомый контроллер (уровни IRQ8…IRQ15) блокируют не только уровни низших приоритетов в ведомом контроллере, но и уровни IRQ2…IRQ7 в ведущем контроллере. Поэтому в обработчиках аппаратных прерываний уровней 8…15 следует предусматривать посылку команд EOI в оба контроллера:
mov AL, 20h
out 20h, AL
out A0h, AL