§6 Аппарат прерывания
Аппарат прерывания есть основа системы управлении ресурсами ОС.
Процесс (а не программа, команды которой выполняются) является единицей работы процессора. В ОС процесс – совокупность кода программы, данных, которые она обрабатывает и управляющей информации, необходимой для обслуживания процесса. В момент выполнения программа «погружается» в ОС. Процессор, выполняющий код программы, работает по следующему алгоритму:
Выбирает команду из памяти
Дешифрует выбранную команду
Вычисляет адрес следующей команды
Исполнение текущей команды
В процессе выполнения четвертого шага адрес найденный на третьем шаге может измениться. Третий шаг обычно эквивалентен прибавлению к адресу текущей команды ее длины(команды идут подряд). Вычислим этот адрес с помощью модели PSW.
PSW (Process Status Word) – статусная информация процессора – несколько регистров процессора с информацией необходимой для исполнения текущей команды (адрес хранения следующей команды и набор флагов).
Процессор обращается в PSW, извлекает адрес следующей команды, извлекает ее и т.д. Если процессор не остановить, то он будет выполнять эти шаги до бесконечности (пока не кончится программа). Чтобы этого избежать и существует прерывание.
Прерывание – аппаратно-программное средство для прерывания (приостановки) процесса, с целью начала выполнения другого процесса. Вход в прерывание – аппаратный, выход осуществляется программным путем.
Прерывания
Синхронное (вызывается самим процессом).
Асинхронное (вызывается извне, не зависимо от выполняемого программного процесса).
Microsoft называет прерывания в общем виде ловушками, и уточняет:
Прерывания – асинхронные ловушки
Исключения – синхронные ловушки
По типу прерывания различают:
Программное (например деление на 0 и т.п.).
Ввода / Вывода :
Синхронное (процесс приостановился).
Асинхронное (устройство известило об окончании операции В/В).
Сервисные (по обращении за сервисом к ядру ОС).
От схем контроля машины.
Внешнее (например по таймеру)
В процессе выполнения прерываний может возникать асинхронные прерывания. Часть обработки кода прерываний может происходить в закрытых масках – новые прерывания либо игнорируются, либо становятся в очередь, т.е. прерывания маскируются. Процессор получает информацию из регистров. Существуют несколько слов, чтобы переключиться на нужный обработчик. Данные сохраняются в PSW. Обработчик данных сохраняет их еще в одном месте.
§7 ОС
Однопользовательские – Однопроцессорные
Однопользовательские – Многозадачные
Многопользовательские – Многозадачные
Режимы функционирования ОС:
Многозадачный (режим мультипрограммирования - в ОС находится несколько готовых к выполнению, борющихся за ресурсы программ, ранжированных по приоритетам).
Режим разделения времени (несколько равноправных процессов в порядке очереди, каждый получает свой отрезок (квант) времени).
Режим реального времени.
Аппаратура компьютера.
§1. Конфигурация.
Основная конфигурация с общим процессором.
У микропроцессора есть выделенное адресное пространство, куда прикрепляются устройства. Он включает в себя 3 шины материнской платы.
1) шина данных (перекачивает данные)
2) шина адреса (указывает, куда, например порты ввода/вывода)
3) шина прерываний (канал линий прерывания).
Канал DMA – специализированное устройство ввода/вывода, через которое могут передаваться данные без участия процессора.
Далее рассмотрим 16 и 32-битовую архитектуру.
Стандартная архитектура – 32 бита процессор, 32 бита – шины и адреса данных.
У Microsoft зарезервированы следующие имена:
1) сon – монитор
2) prn – устройство печати
3) A:\
4) В:\ - имена накопителей, внешних носителей
5) LPT1, 2… - порты
6) USB1, 2… - порты
Накопители:
1) floppy – дисковод
2) CD, CD-roms, cd-drives
3) flash
Самая простая модель микропроцессора:
1) обрабатывающая часть
2) регистры (хранение информации и ее обработка процессором)