12Билет

Прерывания

Прерывание предоставляет собой механизм позволяющий координировать параллельное функционирование отдельных устройств вычислительной системы и реализовать на особые состояния, возникающие при работе процессорах прерываний это принудительная передача управления от выполняемой программы к системе.

Механизмами прерывания реализуются аппаратно – программными средствами.

Прерывание влечёт за собой изменение порядка выполнения команд.

Это включает в себя:

1)установка факта прерывания

2)запоминание состояния прерванного процесса

3)управление аппаратно передаётся на подпрограмму обработки прерывания

4)сохранение информации о прерванной программе

5)выполнение программы связанной с обработкой прерывания

6)восстановление информации относящейся к прерванному процессу

7)возврат на прерванную программу

Главные функции механизма прерывания

1)распознавание прерывания

2)передача управления обработчику прерывания

3)корректное возвращение к прерванной программе.

П рерывание

Внутреннее Вызываются событиями, связанными с работой процессора являются синхронными с операциями CPU. Например: при нарушении порядка при делении на 0

Внешнее Асинхронные события вне прерывания процессора. Пример: прерывание питания, прерывание то внешних устройств

Чтобы обработать сигналы прерывания в разумном порядке им присваиваются приоритеты если размер кластера больше 4-х килобайт, то невозможно сжатие файла.

Распределение прерываний по уровню приоритета

Прерывание – приостановка процессором выполнение основной программы для обработки события поступившего от внешнего устройства. В стандартном компьютере обычно доступно 16 прерываний, которые распределяются следующим образом.

Средства контроля процесса

Системный таймер

Высокий приоритет

В нешние устройства магнитные диски,

сетевое оборудование,

терминалы…

Программные прерывания

низкий приоритет

Номера прерываний.

0 – системный таймер

1 – клавиатура (прерывания связанные с клавиатурой)

2 – контроллер прерываний

3;4 – COM1 COM2 последовательные порты

6 – контроллер дисковода

7 – параллельный порт LPT

8 – часы реального времени RTC

12 – PS/2 – мыш

13 – математический сопроцессор

14 и 15 – первичные и вторичные каналы IDE – контроллера

0,1,2,8,13 – системные и изменять их не возможно

3,4,6,7,12,14,15, - в некоторых случаях могут быть переназначены другим устройствам

5,9,10,11 – изначально свободны и могут назначаться любому устройству

В современном ПК используется расширенный контроллер прерываний и увеличивает их количество до 24.

13Билет

Архитектурные особенности ОС

(существующие подходы к построению ос)

1) Монолитное ядро (monolithic kernel) структура ОС, в которой компоненты ОС являются несамостоятельными модулями, а составными частями одной большой программы.

Монолитное ядро представляет собой набор процедур каждая, из которых может вызвать каждую, таким образом, все процедуры работают в привилегированном режиме.

Для монолитной ОС ядро совпадает со всей системой а для того чтобы добавить в него новые компоненты единственный способ это перекомпиляция сервисные процедуры выполняются в привилегированном режиме. Пользовательские привилегированном.

Монолитное ядро старейший способ организации ОС пример большинство UNIX – систем.

2)многоуровневые системы

5	Интерфейс пользователя
4	Управление вводом/выводом
3	Драйверы устройства связи оператора и консоли
2	Управление памятью
1	Планирование задач и процессов
0	HARD WARE

Слоёная система THE. Отладка системы начинается с нижнего уровня и проводится послойно. Слоёные системы хорошо модифицируются менее эффективно, чем монолитные.

3)виртуальные машины

Вариант виртуальной машины

Программа пользователя	Программа пользователя	Программа пользователя
MSDOS	Linux	Windows NT
Виртуальные Hard ware	Виртуальные Hard ware	Виртуальные Hard ware
Реальные ОС
Реальное Hard ware

Недостаток виртуальных машин – снижение эффективности работы по сравнению с реальным компьютером преимущества заключаются в использовании в 1 вычислительной системе программ написанных для разных ОС.

4

Приложение а

Менеджер файловой системы

Привилегированный режим

) микро – ядерная архитектура ОС

Микроядро

Приложение б

Менеджер сети

Менеджер памяти

Непривилегированный режим

Микроядро работает в привилегированном режиме и обеспечивает взаимодействие между программами, планирование использование процессора первичная обработка прерываний операции ввода/вывода и базовое управление памятью. Основные компоненты системы взаимодействия друг с другом путём передачи сообщений через микроядро.

Основное достоинство высокая степень модульности ядра ОС. Можно загрузить новые драйвера файловых систем не прерывая работы ОС. Высокая надёжность ОС, так как ошибка на уровне непривилегированного режима не повредит микроядру. Недостаток связан с передачей сообщения через микроядро, что влияет на производительность ОС.

5)смешенные системы

Примеры смешенных ОС

А. ядро ОС LINUX представляет собой монолитное ядро с элементами микро – ядерной архитектуры

Б. Windows NT – микро – ядерная ОС

Ядро более 1 мегабайта слишком велико чтобы вносить приставку микро. Компоненты ядра Windows NT располагаются в вытисняемой памяти и взаимодействуют друг с другом путём передачи сообщений, как и положено в микро – ядерной ОС. В тоже время все компоненты ядра работают в одном адресном пространстве и активно используют общие структуры данных что свойственно ОС с монолитным ядром.