Курынин Р.В., Машечкин И.В., Терехин А.Н. - Конспект лекций по ОС (1114685), страница 13

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 13)

31.Использование вектора прерываний.Теперь рассмотрим этап программной обработки прерывания. Управление передано наадрес программы ОС, занимающейся обработкой прерывания. При входе в эту точку частьресурсов ЦП, используемых программами, освобождена (результат аппаратного сохранениярегистров). Поэтому будет запущена программа ОС, которая может использовать толькоосвобожденные ресурсы ЦП (перечень доступных в этот момент регистров — характеристикааппаратуры). Выполняется следующая последовательность действий (1.2.3.4).Передача управленияРежим блокировкивключенЗапуск программыобработкипрерывания,анализУправление на прерванную точкуресурсы не требуютсяФатальноересурсы недоступны«Короткое»Передачауправления ОС«Полное сохранение»Сохранение всехрегистров ЦП, кэша...доступны все ресурсыСтатус ожиданиязавершения прерывания.Режим блокировкивключенРис.

32.Этап программной обработки прерываний.1. Анализ и предварительная обработка прерывания. Происходит идентификация типапрерывания, определяются причины.− Если прерывание «короткое», т.е. обработка не требует дополнительных ресурсов ЦП ивремени, то прерывание обрабатывается, выключается режим блокировки прерываний,восстанавливается состояние процессора, соответствующее точке прерывания исходнойпрограммы, и передается управление на прерванную точку. Примером подобного«короткого» прерывания может служить прерывание от таймера для коррекции временив системе. Если прерывание требует использования всех ресурсов ЦП, то переходим кследующему шагу (п.1.2.3.4).− Если прерывание является «фатальным» для программы, т.е. после этого прерыванияпродолжить выполнение программы невозможно (например, в программе произошлообращение к несуществующему в ОЗУ адресу), то выключается режим блокировки44прерываний, и управление передается в ту часть ОС, которая прекратит выполнениепрерванной программы.2.

«Полное сохранение»: осуществляется полное сохранение всех регистров ЦП,использовавшихся прерванной программой, в специальную программную таблицу. В даннуютаблицу копируется содержимое регистровой или КЭШ-памяти, содержащей сохраненныезначения ресурсов ЦП, а также копируются все оставшиеся регистры ЦП, используемыепрограммно, но не сохраненные аппаратно. После данного шага программе обработкипрерываний становятся доступны все ресурсы ЦП, а прерванная программа получает статусожидания завершения обработки прерывания.

В общем случае, программ, ожидающихзавершения обработки прерывания, может быть произвольное количество.3. До данного момента времени все действия происходили в режиме блокировки прерываний.Почему? Потому что режим блокировки прерываний — единственная гарантия того, что непридет новое прерывание, и при его обработке не потеряются данные, необходимые дляпродолжения прерванной программы (регистры, режимы, таблицы ЦП).

После полногосохранения регистров происходит снятие режима блокировки прерываний, то есть включаетсястандартный режим работы процессора, при котором возможно появление прерываний.4. Операционная система завершает обработку прерывания.Мы рассмотрели модельную, упрощенную схему обработки прерывания: в реальныхсистемах она может иметь отличия и быть существенно сложнее. Но основные идеи обычноостаются неизменными.

Аппарат прерываний позволяет системе фиксировать и корректнообрабатывать различные события, возникающие как внутри компьютера, так и вне него.1.2.4Внешние устройстваВнешние устройства во многом определяют эксплуатационные характеристики каккомпьютера, так и вычислительной системы в целом. Размер экрана монитора, объем ипроизводительность магнитных дисков, наличие печатающих устройств, модемов, и т.д. —характеристики компьютера на которые зачастую в первую очередь обращает внимание массовыйпользователь. Значимость внешних устройств компьютера в вычислительной системе возрасталапо мере развития сфер применения вычислительной техники.

Если основным применениемпервых компьютеров было численное решение задач моделирования физических процессов, и дляэтих целей было достаточным иметь в компьютере высокопроизводительный (по меркам тоговремени) процессор, достаточный для решения задач данного класса объем оперативной памяти,простейшие устройства печати и ввода данных, внешнее запоминающее устройство для храненияисходных и промежуточных данных, то спектр внешних устройств современных компьютеровнесоизмеримо шире, что соответствует разнообразию задач, решаемых средствами современныхвычислительных систем (1.2.4).45Внешние устройстваВнешние запоминающиеустройстваУстройствапоследовательногодоступаМагнитнаялентаУстройства ввода иотображения информацииУстройстваПечатныепрямогоустройствадоступаМониторыУстройства приема ипередачи информацииУстройствавводаизображенияМагнитныйдискБарабанныеCRT (ЭЛТ)СканерыОптическиедискиСтруйныеTFT, LCD(ЖКЭ)КлавиатурыМагнитныйбарабанГрафопостроителиМодемФаксМышьРис.

33.Внешние устройства.Мы более подробно остановимся на характеристиках и особенностях использованиявнешних запоминающих устройств, как наиболее интенсивно используемых и значимых внешнихустройствах вычислительных систем.1.2.4.1Внешние запоминающие устройстваВнешние запоминающие устройства (ВЗУ) предназначены для организации храненияданных и программ. Обычно операции чтения или записи с ВЗУ происходят некоторымипорциями данных, которые называются записями.

Данные, размещенные на ВЗУ, представляютсяв виде последовательности записей. Существует категория ВЗУ, называемые блочнымиустройствами, которые допускают выполнение обменов исключительно записямификсированного размера — блоками. Примером блочных устройств могут служить различныетипы магнитных дисков. Обычно размер блоков (физических блоков), обмен которыми можетосуществляться с блочными устройствами, определяется аппаратно и может зависеть отконкретной модели и типа устройства. Альтернативой блочным ВЗУ являются устройства,аппаратно допускающие обмен записями произвольного размера. Примером таких устройствявляются устройства хранения информации на магнитных лентах.ВЗУ могут разделяться на две группы по возможностям доступа к хранящимся данным.Первая группа — устройства, аппаратно допускающие как операции чтения, так и операциизаписи. Примером устройств данной группы может служить жесткий диск.

Вторая группа —устройства, позволяющие выполнять только операции чтения данных, например, в эту группувходят устройства CD-ROM (compact disk read-only memory), DVD-ROM (digital video/versatile discread-only memory).Внешние запоминающие устройства могут, также подразделяться на устройства прямогодоступа и устройства последовательного доступа. Рассмотрим принципы организации и общиехарактеристики устройств, принадлежащих каждой из этих групп.Устройства последовательного доступа — это устройства, при доступе к содержимомупроизвольной записи которых «просматриваются» все записи, предшествующие искомой.Рассмотрим в качестве примера ВЗУ последовательного доступа устройство хранения данных намагнитной ленте.

На магнитной ленте каждая запись имеет специальные маркеры начала и конца.Также, на каждой ленте размещаются маркеры начала и конца ленты (1.2.4.1).46Магнитная лентаi-ая записьМаркер началаi-ой записиМаркерначалалентыМаркер концаi-ой записиМаркерконцалентыРис. 34.Магнитная лента.Каждая запись на ленте имеет свой логический номер. При возникновении запроса начтение записи с номером i выполняется следующая последовательность действий:− устройство перематывает ленту до маркера начала ленты;− осуществляется последовательный поиск маркеров начала записей, после нахождения i-гомаркера считается, что устройство «вышло» на начало искомой записи;− происходит чтение i-ой записи.Устройство прямого доступа обеспечивает выполнение операций чтения/записи безсчитывания дополнительной информации. Примером устройств прямого доступа могут служитьмагнитные диски, или дисковые устройства.цилиндрМагнитные головкисекторРис.

35.Принцип устройства магнитного диска.Магнитные диски являются самыми распространенными устройствами внешней памятисовременных компьютеров. Рассмотрим принципиальную схему организации магнитного диска(1.2.4.1). Устройство представляет собою вал, вращающийся с достаточно высокой постояннойскоростью. На валу закреплены диски, поверхности которых покрыты материалом, способным наоснове магнитоэлектрических эффектов сохранять информацию. Количество дисков варьируется взависимости от типа дискового устройства. Также в дисковом устройстве присутствует системаголовок чтения/записи.

Количество головок соответствует количеству поверхностей дисков, икаждая головка может работать со своей фиксированной поверхностью. Все головки устройствасоставляют блок головок магнитного диска. Блок головок может перемещаться от краяповерхностей к центру. Перемещение блока головок осуществляется дискретно, каждая позицияостановки блока головок над поверхностями (с учетом вращения дисков) образует цилиндр. Таким47образом, каждое дисковое устройство характеризуется фиксированным количеством цилиндров,которые соответствуют позициям, на которых может размещаться блок головок.Все цилиндры пронумерованы (0,1,....Nцилинд).

Характеристики

Список файлов лекций