1625914891-62d0978a4faa71912bcf30efde0ff3e3 (843827), страница 6

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

Текст из файла (страница 6)

Управление вводомвыводомГуськов Андрей Евгеньевичhttp://web.ict.nsc.ru/~guskov/courses/software/guskov (dog) ict.nsc.ru2008 г.1Лекция №5. Содержание1.2.3.Физические принципы организацииввода-вывода. Контроллеры устройств.Прерывания.Прямой доступ к памяти.Структура системы ввода-вывода.2Физические принципыорганизации ввода-выводаВ простейшем случае процессор, память и многочисленныевнешние устройства связаны большим количествомэлектрических соединений – линий, которые всовокупности принято называть локальной магистральюкомпьютера.Внутри локальной магистрали линии, служащие для передачисходных сигналов и предназначенные для выполнениясходных функций, принято группировать в шины.Физические принципыорганизации ввода-выводаВ современных компьютерах выделяют какминимум три шины: шина данных, адресная шина, шина управления.Физические принципыорганизации ввода-выводаВнешние устройства разнесены пространственнои могут подключаться к локальной магистралив одной точке или множестве точек,получивших название портов ввода-вывода.Что именно должны делать устройства, принявинформацию через свой порт, и каким именнообразом они должны поставлять информациюдля чтения из порта, определяетсяэлектронными схемами устройств, которыеназываются контроллерами.Физические принципыорганизации ввода-выводаСовременные вычислительные системы могут иметьразнообразную архитектуру, множество шин и магистралей,мосты для перехода информации от одной шины к другой ит.

п. Характерными являются следующие особенности:Устройства I/O подключаются к системе через порты.Порты, как правило, отображаются в адресное пространствоввода-вывода, реже – в адресное пространство памяти.Физическим управлением устройством I/O, передачейинформации через порт и выставлением некоторыхсигналов на магистрали занимается контроллер устройства.Структура контроллераустройстваКонтроллеры устройств ввода-вывода весьма различны как посвоему внутреннему строению, так и по исполнению (отодной микросхемы до специализированной вычислительнойсистемы со своим процессором, памятью и т. д.), посколькуим приходится управлять совершенно разными приборами.Обычно контроллер имеет 4 внутренних регистра: Регистр состояния (бит занятости, бит готовности данных, битошибки); Регистр управления (бит готовности команды); Регистр входных данных; Регистр выходных данных.Взаимодействие процессора иконтроллера устройства I/O1.2.3.4.5.6.7.8.9.PROC: check dev.bit_busyPROC: set dev.reg_admin=COMMAND_CODEPROC: set dev.reg_input=DATAPROC: set dev.bit_ready=1DEV: check dev.bit_readyDEV: set bit_busy=1DEV: execute COMMAND_CODE(DATA)DEV: if (success) bit_err=0 else bit_err=1DEV: set bit_busy=0ПрерыванияДля того чтобы процессор не дожидалсясостояния готовности устройства ввода-выводав цикле, а мог выполнять в это время другуюработу, необходимо, чтобы устройство самоумело сигнализировать процессору о своейготовности.

Технический механизм, которыйпозволяет внешним устройствам оповещатьпроцессор о завершении команды вывода иликоманды ввода, получил название механизмапрерываний.Контроллер прерыванийКонтроллер прерыванийВ большинстве современных компьютеровустройства сообщают о своей готовностипроцессору не напрямую, а через специальныйконтроллер прерываний, которыйдополнительно использует: шину прерываний; таблицу прерываний; векторы прерываний; приоритеты прерываний.Прямой доступ к памяти(Direct Memory Access – DMA)Для освобождения процессора от операцийпоследовательного вывода данных из оперативнойпамяти или последовательного ввода в нее былпредложен механизм прямого доступа внешнихустройств к памяти – Direct Memory Access.При прямом доступе к памяти управление локальноймагистралью обычно возлагаются не на каждоеустройство в отдельности, а на специальныйконтроллер – контроллер прямого доступа кпамяти.Процессор и контроллер DMA по очереди управляютлокальной магистралью.Прямой доступ к памяти(Direct Memory Access – DMA)Структура системы I/OВсе устройства разные, отличаются по выполняемымфункциям и своим характеристикам: Скорость обмена информацией может варьироваться вдиапазоне от нескольких байтов в секунду до несколькихгигабайтов в секунду. Одни устройства могут использоваться несколькимипроцессами параллельно (являются разделяемыми), в товремя как другие требуют монопольного захвата процессом. Часть устройств передает данные по одному байтупоследовательно (символьные устройства), а частьустройств передает блоками байтов (блочные устройства). Устройства только для ввода информации, только длявывода информации, и устройства, которые могутвыполнять и ввод, и вывод.Структура системы I/OСтруктура системы I/OБазовая подсистема I/O – компонентоперационной системы, который предоставляетмеханизм взаимодействия между драйверами ипрограммной частью вычислительной системы вцелом.Драйверы устройств I/O – программноеобеспечение, обеспечивающее четкоопределенный интерфейс между hardware ибазовой подсистемой I/O, и скрывающее отразработчиков операционных системособенности функционирования конкретныхприборов.КэшированиеПод словом кэш (cash), обычно понимаютобласть быстрой памяти, содержащуюкопию данных, расположенных где-либов более медленной памяти,предназначенную для ускорения работывычислительной системы.БуферизацияПод буфером обычно понимается некоторая область памятидля запоминания информации при обмене данных междудвумя устройствами, двумя процессами или процессом иустройством.Буферизация в базовой подсистеме I/O используется в случаях,когда:1.Участники обмена обладают разными скоростями приема ипередачи информации.2.Участниками обмена единовременно могут быть приняты илиполучены разные объемы данных.3.Необходимо копировать информацию из приложений,осуществляющих ввод-вывод, в буфер ядра операционнойсистемы и обратно.Алгоритмы вытеснения из кэшаFIFOSecond ChanceLRUNFUАлгоритм FIFO и аномалия БилэдиFIFO:first in, first out.Кэш с тремя кадрами(9 faults) иногдаоказывается болеепроизводительным,чем с четырьмякадрами (10 faults)при стратегии FIFO.Алгоритм LRU(least recently used)Алгоритм NFU(Not Frequently Used)Для каждой страницы используются программныесчетчики, по одному на каждую страницу, которыесначала равны нулю.При каждом прерывании по времени (а не послекаждой инструкции) операционная системасканирует все страницы в памяти и у каждойстраницы с установленным флагом обращенияувеличивает на единицу значение счетчика, афлаг обращения сбрасывает.Лекция окончена!Благодарю за внимание!23Системное и прикладноеПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕЛекция №6.

СетиГуськов Андрей Евгеньевичhttp://my.ict.nsc.ru/~guskov/courses/software/guskov (dog) ict.sbras.ru2011 г.1Лекция №6. Содержание1.2.3.4.Локальные вычислительные сетиТопологии сетейСтруктура сетевого пакетаМодель OSI/ISO2Назначение сетейВ соответствии с историческими этапамиразвития, можно выделить следующиережимы функционирования сетей:1.Режим разделения времени2.Режим обратного разделения времени3.Режим разделения информации иуправления устройствами.Режим разделения времениРежим обратногоразделения времениРежим разделения информации иуправления устройствамиЛокальная вычислительнаясеть (ЛВС)Часто встречающееся определение:Локальная вычислительная сеть - группа компьютеров и периферийноеоборудование, объединенные одним или несколькими автономнымивысокоскоростными каналами передачи цифровых данных в пределаходного или нескольких близлежащих зданий.Отличительные признаки ЛВС:Высокая скорость передачи информации, большая пропускнаяспособность сети.Низкий уровень ошибок передачи (или, что тоже самое,высококачественные каналы связи). Эффективный, быстродействующий механизм управления обменом посети.Заранее четко ограниченное количество компьютеров, подключаемыхк сети.ОпределенияАбонент (узел, хост, станция) — это устройство,подключенное к сети и активно участвующее винформационном обмене.Сервером называется абонент (узел) сети,который предоставляет свои ресурсы другимабонентам.Клиентом называется абонент сети, которыйиспользует сетевые ресурсы.Основные факторы, влияющиена работоспособность сетиИсправность абонентов сетиИсправность сетевого оборудованияЦелостность кабеля сетиОграничение длины кабеляТопологии сетейПод топологией (компоновкой, конфигурацией,структурой) компьютерной сети обычнопонимается физическое расположениекомпьютеров сети друг относительно друга испособ соединения их линиями связи.Существует три базовые топологии сети: Шина, Звезда, Кольцо.Топологии сетейВиды сетевого оборудованияТерминаторыПовторители (repeaters)Концентраторы (hubs)Коммутаторы (switches)МаршрутизаторыПроизводные топологииАктивное/пассивное деревоЗвездно-шинная топология (star-bus)Звездно-кольцевая топология (star-ring)Сеточная топология (полная/частичная)Полная (а) и частичная (б)сеточные топологииСетевое взаимодействиеСетевое взаимодействиеСетевые пакетыСетевой пакет - блок данных, передаваемый насетевом уровне между абонентомотправителем и абонентом-получателем.От размера пакета зависят: время доступа к сети, накладные расходы, вероятность повторной передачи пакета приошибке.Передача пакетов в сетиПример: протокол TCP/IPТипичная структура пакетаОбычно пакет содержит следующие основные поля: Преамбула, Сетевой адрес абонента-получателя, Сетевой адрес абонента-отправителя, Служебная информация (тип пакета, номер, маршрут), Данные, Контрольная сумма, Стоповая комбинация.Взаимодействие абонентов сетиМетод дейтаграммМетод с логическим соединениемИнкапсуляция пакетовПри реальном обмене по сети применяютсямногоуровневые протоколы, каждый из уровнейкоторых предполагает свою структуру пакета.Все пакеты более высоких уровнейпоследовательно вкладываются отправителем вполе данных передаваемого пакета.Инкапсуляция пакетовТакой процесс последовательной упаковки данныхдля передачи называется инкапсуляциейпакетов.Обратный процесс последовательной распаковкиданных приемником называетсядекапсуляцией пакетов.Эталонная модель OSI/ISOВсе сетевые функциив модели разделенына 7 уровней:7.

Характеристики

Список файлов лекций