13.Организация памяти эвм; основные стадии выполнения команды; организация прерываний в эвм (Продолжение 2).

Во время процесса процессор считывает последовательность команд, содержащихся в памяти, и исполняет их. Такая последовательность команд называется программой и представляет алгоритм полезной работы процессора. Очерёдность считывания команд изменяется в случае, если процессор считывает команду перехода — тогда адрес следующей команды может оказаться другим. Другим примером изменения процесса может служить случай получения команды останова или переключение в режим обработки аппаратного прерывания.

Конвейерная архитектура

Конвейерная архитектура (pipelining) была введена в центральный процессор с целью повышения быстродействия. Обычно для выполнения каждой команды требуется осуществить некоторое количество однотипных операций, Каждую из этих операций сопоставляют одной ступени конвейера.

После освобождения <math>k</math>-й ступени конвейера она сразу приступает к работе над следующей командой.

Память ЭВМ, совокупность технических устройств и процессов, обеспечивающих запись, хранение и воспроизведение информации в ЭВМ. Память — основная часть любой вычислительной системы или отдельной вычислительной машины, она реализуется аппаратурно — в виде комплекса взаимосвязанных запоминающих устройств (ЗУ) — и программными средствами.

Память современной ЭВМ строится в виде многоступенчатой иерархической системы, что обеспечивает экономически оправданное удовлетворение противоречивых требований — большой ёмкости и высокого быстродействия. В иерархию П. ЭВМ обычно входят: внешняя память очень большой ёмкости (сотни миллионов слов), в которой массивы информации хранятся на магнитных лентах; ещё одна ступень внешней памяти, меньшей ёмкости и более высокого быстродействия,

18. Операционные системы: понятие событийного программирования; средства коммуникации процессов; понятие прерывания; многопроцессорный режим работы; управление памятью.

Прерывания (interrupts) дают возможность немедленно одному устройству привлечь внимание другого, с тем, чтобы сообщить об изменении своего состояния – это называется запрос прерывания (interrupt request, IRQ). Состояние устройства, работа которого прерывается, должно быть сохранено (в стеке), только после этого допустимо выполнять обработку прерывания. После завершения обработки прерывания состояние прерванного устройства восстанавливается, с тем, чтобы можно было продолжить работу (команда IRET). Обработчик прерывания осуществляет необходимые действия, в частности, передачу данных между устройствами.

В обмене данными по прерыванию инициатива принадлежит устройству, и по этой причине процессору вообще нет необходимости производить поллинг – можно просто выполнять пользовательские задачи, а прерывание и его обработка произойдут тогда, когда произойдут. Таким образом, обмен данными по прерыванию является средством повышения производительности вычислительной системы.

Прерывания бывают двух основных типов - маскируемые (masked IRQ), и немаскируемые (non-masked IRQ, NMI). Маскирование прерывания означает возможность запретить его обработку, если это по каким-либо причинам необходимо. Установка и снятие флага маскирования в процессорах x86 производится командами CLI / STI. Каждому прерыванию (и соответствующему ему устройству) назначается уровень приоритета (priority level), задающий порядок обслуживания при возникновении двух или более прерываний одновременно. Приоритет может быть фиксированным, либо изменяться по некоторой дисциплине. Прерывания типа NMI – очевидно обладают заведомо большим приоритетом, чем IRQ.

В современном компьютере IBM PC управление прерываниями осуществляется с помощью специального программируемого контроллера прерываний APIC (advanced programmable interrupt controller).

Средства коммуникации процессов

Процессы могут взаимодействовать друг с другом, только обмениваясь информацией. По объему передаваемой информации и степени возможного взаимодействия на поведение другого процесса все средства такого обмена можно разделить на 3 категории:

1. Сигнальные. Передается минимальное количество информации – 1 бит (1 или 0). Используются, как правило, для извещения процесса о наступлении какого-либо события. Степень воздействия на поведение процесса, получившего информацию, минимальна

2. Канальные. Взаимодействие процессов происходит через линии связи, предоставляемые операционной системой. Объем передаваемой информации в единицу времени ограничен пропускной способностью линий связи. С увеличением количества информации возрастает и возможность влияния на поведение другого процесса

3. Разделяемая память. Два или более процессов могут совместно использовать некоторую область адресного пространства. Созданием разделяемой памяти занимается ОС. Использование разделяемой памяти для передачи/получения информации осуществляется с помощью средств обычных языков программирования. Разделяемая память представляет собой наиболее быстрый способ взаимодействия процессов в одной вычислительной системе.

Многопроцессорная обработка.

В результате повышения требования к производительности появились многопроцессорные системы, состоящие из 2х или более процессоров общего назначения, осуществляющих параллельное выполнение команд. Многопроцессорные ОС (Unix, W NT+) разделяют на симметричные и асимметричные. В симметричных ОС на каждом процессоре функционирует одно и то же ядро и задача м. б. выполнена на любом процессоре, т.е. обработка полностью децентрализирована.

(есть продолжение)