Ю.Н. Пронкин - Лекции по ЭВМ (2-3 семестры) (972268), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Рис. 10.3 (модель двух каскадных контроллеров).Рис 10.3IRQi (где i = 1, … , 15) – линии подключений.Чем меньше номер линии, тем выше ее приоритет.ЛинияВекторУстройствоIRQ08hСистемный таймерIRQ19hКлавиатураIRQ2AhКаскадный контроллерIRQ3BhДоп.
последовательность передача данныхIRQ4ChОсновной послед передача данныхIRQ5DhРезервIRQ6EhНГМДIRQ7FhПараллельная передача данныхСистемный таймерРис. 10.4Лекция №1120.10.2010Способы передачи данных между PC1 и PC2 (рис. 11.1)1. Последовательная передача данных2. Параллельная передача данныхПараллельная передача много проще в реализации, так какне стоит проблема перепутывания данных. Она оченьхороша при передаче небольших объемов, однаколимитирована по объему данных.Рис.
11.1Рис. 11.2Последовательная передача обычно делится на:А) Синхронная передача – осуществлена синхронизация по времени. То есть на один «удар часов»РС1 отправляет элемент и РС2 знает, что в этот момент ему придет следующий элемент. Однако в общемслучае синхронизировать РС1 и РС2 невозможно.Б) Асинхронная передача. (Рис.11.3.)Рис. 11.3Протокол передачи –1) Способ кадрирования информации2) Дисциплина передачи кадров(Напоминание: приоритеты убывают при возрастании номера в пределах одного контроллера)Рис. 11.4ЛинияВекторУстройствоIRQ870hЧасы реального времениIRQ971hПереадресация каскадного прерыванияIRQ1072hIRQ1173hIRQ1274h«мышка»IRQ1375hАрифметический процессорIRQ1476hДисковая подсистемаIRQ1577hРезервРезервАналитический процессор может быть возвращает код ошибки при ошибке в арифметическихдействиях.Логическая модель контроллера прерыванийРис.
11.5Регистр маски: запреты или разрешения запросов прерываний на отдельных линиях.Рис. 11.6Последовательность аппаратного прерывания1) Поступление запроса на линию IRQ контроллера прерываний.2) Проверка регистра маски.Обработка или запрет. При запрете происходит прекращение.3) Сравнение приоритетов поступившего и текущего запросов.4) Передача запроса процессору по линии INTR.5) Проверка флажка IF в PSW.Если IF=1 то прерывания разрешены.6) Подтверждение приема запроса по линии INTA.7) Передача процессору номера вектора прерываний по линии данных системной шины.8) Реализация стандартной последовательности прерывания. Сохранение PSW в стеке. Сброс IF TF Сохранение адреса возврата Загрузка адреса обработки прерываний из вектора с заданным номером.9) Сброс линии IRQ контроллера прерываний.Работа х86 в режиме защищенного адресаРис.
11.7Возникающие проблемы:Задачами надо управлять.Операционную программу нужно защитить от прикладных программ.Прикладные программы нужно защитить друг от друга.Прикладные программы должны иметь доступ к операционной системе.Лекция №1223.10.2010Идея многозадачного режима (рис. 11.7). Чтобы было похоже на одновременное выполнение несколькихзадач, выполняется переключение между ними. Если переключение идет со скоростью 10раз в 1миллисекунду, то малые остановки будут не заметны.Основные концепции защищенного режима1.
Замена физических адресов адресами виртуальными2. Отделение адресного пространства ОС от адресных пространств прикладныхпрограмм3. Отделение адресных пространств прикладных программ друг от друга (т. е.программы не могут вызывать функции другой напрямую)4. Разделение уровней привилегийМодель адресного пространства защищенного режима. (рис. 12.1)Рис. 12.1.SR – сегментный регистр (CS, DS, ES, SS)Таблица преобразования адресов (для ОС) – дескрипторная таблица.Дескрипторные таблицы1. Глобальная дескрипторная таблица (Global Descriptor Table - GBT)- существует в единственном экземпляре- используется ОС- доступна лишь в режиме высоких привилегий- находится в ОП (т.
е. работает медленно)2. Локальная дескрипторная таблица (Local Descriptor Table - LBT)- своя для каждой прикладной программы- переключаются при переключении задач (на самом деле, переключение задач – сутьпереключение их таблиц)- доступны в режиме прикладных программ3. Дескрипторная таблица прерываний (Interrupt Descriptor Table - IBT)- аналогична GDT- хранит шлюзы задач обработки прерыванийДоступ к дескрипторным таблицам (регистры управления памятью)Рис. 12.2Global Descriptor Table Register (GDTR). Рис. 12.3LGDT – загрузка GDTR доступны только в режимеSGDT – сохранение GDTR максимальных привилегийLocal Descriptor Table Resistor (LDTR). Рис.
12.4LLDT – загрузка LDTR доступны только в режимеSLDT – сохранение LDTR максимальных привилегийРис. 12.3.Рис. 12.4.Уровни привилегий (кольца защиты)Рис. 12.5В начале находимся во 2-ом кольце. Наша процедура может вызвать только процедуру из кольца 2. Извнешних колец она этого сделать не может. Также она может вызвать процедуру из внутреннего кольцачерез шлюз. Процедура может вызвать данные только из своего кольца и из внешних колец.Лекция №1330.10.2010Структура селектораРис.
13.1TI – выбор типа дескрипторных таблиц (TI = 0 GDT; TI = 1 LDT)Index – номер входа в дескрипторную таблицуRPL (Required Privilege Level) – используется кольцами защиты для отражения «атакиТроянского коня».DPL (Descriptor Privilege Level) – уровень привилегий сегмента.CPL (Current Privilege Level) – уровень привилегий текущего сегмента кода.
Поле DPL текущегосегмента, сканированное на место RPL.Рис. 13.2Структура дескриптора сегментаРис. 13.3Доступ – определяет тип и права доступа сегменту (т. е. что он есть, и что с ним делать)Рис. 13.4|DPL(Descriptor Privilege Level) – уровень привилегий сегмента как номер кольца защиты.P(Presence) – вид присутствия сегмента в оперативной памяти.P=1 – да, Р=0 – нет.A(Access) – бит обращения(устанавливается в единицу при использовании сегмента, сбрасываетсяоперационной системой). Используется подсистемой виртуальной памяти.R(Read) – разрешение системы для сегмента кода (если R=1, то чтение разрешено: запись всегда запрещена,исполнение всегда разрешено).W(Write) – разрешение записи для сегмента данных (если W=1, запись и чтение разрешено, исполнениезапрещено).ED(Expanded Down) – признак «расширяемый вниз» (Если EX=1, то элементы данных доступны внаправлении убывания адресов).
Используется для контроля переполнения.C(Confermed) – признак согласованности сегментов. (Если С=1, то механизм межкольцевой защиты приборьбе процедур не используется: номер кольца не меняется, стеки не переключаются)Лекция №143.11.2010Адресное пространство задачI.Локальные дескрипторные таблицы – есть потенциальная предоставленная нам возможность.Глобальная есть всегда, а локальную можем не создавать, так как локальная «передаётся» черезглобальную.Рис 15.1. (Т.е.
можно ЛТД не создавать)II. Каждая задача может иметь что-то и в глобальной таблице. (Хотя ГДТ предназначена для ОС, илокальные есть)Рис. 15.2. (Т.е. можно задатьЛДТ, но никому не давать)III. Две задачи, имеющие ЛДТ1, могут хранит некоторые дескрипторные параметры и в таблицесемейства ЛДТ1, так и в ГДТ.(Т.е. можно создать ЛДТ, и предоставить её многим)рис. 15.3IV. Могут быть Дескрипторы в ЛДТ. Но когда мы прочтем и вынем оттуда базовые адреса, то увидим, чтоведут к одному сегменту.Рис.15.4Осталось два вопроса – активации процедур и активации задач.
Задачи пока оставим наконец. А спроцедурами – мы уже половину сделали, а для другой есть заготовка.(Вспомнили колечки)Межкольцевые вызовы программРис15.5Мы не напрямую идем к сегменту вызова, а идем к шлюзу вызова. А из него извлекли параметрыреальной процедуры. Вполне вероятно, что дескриптор переадресует нас в новую дескрипторнуютаблицу, где уже есть дескриптор подпрограммы.Внимательно рассмотрим шлюз.Дескриптор шлюза подпрограммыРис 15.6Задача шлюза не просто дать разделяемый способ, а согласовать две процедуры из разных колец, таккак они берут (и кладут) в свои места(чужих не знают).
Шлюз работает с машинными словами – емусказали скопировать пять параметров – он скопировал.Вызовы: Короткие ДлинныеСмещение берется из шлюза. Смещение в аргументе команды CALL игнорируется.Команда СALL – это аргументы моей задачи. А код задачи – относится к ОС, ОС их перекомпанует, поэтомутрогать таблицы трогать не нужно – смысла нет, ею управляет ОС. Селектор – это только номер входа.Нас интересует стек вызываемой процедуры.Рис15.7Переходя из одного кольца в другое нас интересует адрес.
Стек вызывающей в стеке вызываемой.Вопрос – откуда вызывающая знает адрес вызываемой? – потом.Семантика команды return при межкольцевых возвратах1.2.3.4.Восстановление CS:IP (возврат)Удаление параметров в стеках колец #k и #mВосстановление стека кольца kСброс селекторов в DS и ES, если они адресуют сегмент данных кольца #m(кольца с высокимипривилегиями)Управление многозадачностьюМы локализовали для задачи её код и адреса. Теперь пусть у нас k задач – что с ними делать?TR (Task Register) – регистр задачи – он хранит селектор сегмента состояния активной задачи в GTDРис 15.8TSS (Task Status Segment) – сегмент состояния задачиРис 15.9Дескриптор задачи (сегмента состояния TSS)Рис 15.10Выделенной команды для переключения задач нет (Юрий Николаевич винит в экономности разработчиков,так как мы её хотим и все обосновали логически).
Переход по команде Jmp к селектору TSS вызываетпереключение задач.Лекция №1506.11.2010Межкольцевые вызовы задачРис. 15.1Используется функция jmp <селекторшлюза TSS>Рис. 15.2Вложение задачРис. 15.3Активация вложенных задачCALL <селектор TSS>CALL <селектор шлюза TSS>Байт доступа дескриптора TSSПри вложенных вызовах задач бит занятости В остается установленным во всех задачахцепочки (если задача уже занята, то обратиться к ней невозможно). Для возврата из вложенной задачииспользуется команда IRET переход к задаче путем обратной связи.Рис. 15.5IOPL (Input/Output Privilege Level) – уровень привилегий ввода/вывода. Номер кольца, в которомразрешено выполнение команд ввода/вывода (in, out).NT (Nested Task) – признак вложенной задачи.
Устанавливается в единицу, при активации задачикоманды CALL. Предполагается, что если команда CALL устанавливается, то команда jmp сбрасывается.Введение в теорию операционных системКлассификация ресурсов1.2.3.4.5.6.7.8.Реальные ресурсыВиртуальные ресурсыВоспроизводимыеНевоспроизводимыеКритическиеНекритическийРазделяющиесяНе разделяющиесяРис. 15.6ОС – набор программ, вплотную взаимодействующих с аппаратурой и решающих задачи:1) Виртуализация ресурсов2) Управление реальными и виртуальными ресурсами3) Организация интерфейса с пользователемЛекция №1613.11.2010Операционные системыОперационные системы бывают (на классификацию забили (точнее она по исторической логике)):1) Однозадачные (не существует проблемы конфликтов с решением задач) мы рассмотрим её какчастный случай в конце2) Многозадачная Система с разделением времени Система реального времени Событийно – управляемая система3) РаспределённыеСистемы разделения времениРис.
16.1Такие системы самые распространенные на данный момент.1.Задаче Tk выделен квант времени τ.2. По истечении кванта τ происходит переключение на задачу Tm.В системе разделения времени нет возможности сказать системе как много ресурсов и какое времяпотребуется для выполнения задачи – то есть она работает в «неопределенных» условиях. Происходит«спонтанный» подход к использованию ресурсов. И так идет развитие дальше с развитием гибкостиинтерфейса.Рис. 16.2Разделение времени + Приоритет задачи – комбинация вот этого ведет к тому, что мы не совершаемкруговой обход задач, а идем по более сложной системе.В современных системах (того же класса Windows) понятие приоритета реализовано достаточно сложно.Приоритет сделан в виде номера – чем меньше – тем важнее. Раньше они шли просто по линейной цепочке.Далее были реализованные классы, внутри которых градуирование.Рассмотри OS/2 – один из первых проекторов Microsoft.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
