Аппаратно-программные средства управления внешн..


Чтобы посмотреть презентацию с картинками, оформлением и слайдами, скачайте ее файл и откройте в PowerPoint на своем компьютере.
Текстовое содержимое слайдов презентации:

2012г Аппаратно-программные средства управления внешними устройствами в мультипрограммной среде. (курсовая работа)Лаптева Тамара, ПС-309 Режим мультипрограммирования — это режим работы компьютера, при котором в памяти компьютера одновременно находятся и поочередно выполняются несколько программ. Аппаратные средства Центральный процессорРегистрыСпециализированные управляющие модули Программные средства Включены в состав операционной системыРешают задачи:1) учет ресурсов компьютера 2) распределение ресурсов между конкурирующими программами Ресурсы Это компоненты программно-аппаратной среды, необходимые программе для ее успешного выполнения. В первую очередь к ресурсам относятся время процессора и области памяти, необходимые для функционирования программы. Так же: хранимые данные, устройства, элементы системных структур данных Любой программе, как минимум, требуются три области памяти:1)область кода2)область данных3) область стека, Процесс — совокупность программы, находящейся на стадии выполнения (управляющего потока) и ресурсов, требующихся для ее работы. Контекст процесса — совокупность данных, полностью характеризующих текущее состояние процесса (ресурсов и программы) и позволяющее восстановить выполнение процесса в случае его приостановки. Концептуальная схема компьютера Процессор В простейшем случае включает следующие компоненты: 1)арифметико-логическое устройство; 2)устройство управления; 3)общие регистры; 4)регистр команд; 5)регистр состояния (PSW) 6)счетчик команд. Цикл работы ЦП: -чтение команды из памяти по адресу, находящемуся в счетчике команд;-декодирование команды;-изменение значения счетчика команд так, чтобы он указывал на следующую команду программы;-выполнение команды. Проблема, разрешаемая ЦП, №1 Выбор следующей программы для выполненияЧерез использование программных средств, для чего в состав операционной системы включается специальный модуль — планировщик процессора Проблема, разрешаемая ЦП, №2 Централизация управления устройствамиКак?1)команды процессора : обычные команды и привилегированные команды (доступны только модулям ОС, управление устройствами). обычные и привилегированные команды. режим ядра (супервизора). только обычные команды режим пользователя Часть операционной системы, которая работает в режиме ядра процессора, называется ядром ОС. 2) два режима работы процессора Сведения о текущем режиме работы ЦП в регистре состояния процессора (PSW - Processor Status Word). Обычно пользовательским программам разрешено читать его содержимое 4) Режим работы ЦП может изменяться аппаратно или программно, с помощью специальных привилегированных команд. При запуске пользовательской программы процессор всегда переключается в режим пользователя. прерывание Прерывание Пользовательский режимРежим ядра Типы прерываний: программные , возникающие вследствие ошибок при выполнении (на пр. 2 деление на 0)-прерывания при обращении к ядру операционной системы от прикладной программы для выполнения системных функций;-прерывания ввода-вывода, инициируются устройствами ввода-вывода или хранения данных;-внешние прерывания (пр. от системного таймера); Для обработки прерываний нужны: процессоробработчик прерываний вектор прерываний стек программы пользователя или ядра. Общая схема обработки прерываний 1) ЦП: stop! 2) регистры стек 3) регистр PSW = режим ядра 4) № прерывания адрес обработчика 5) в счетчик команд 6) ЦП: start! //начинается выполнения обработчика прерываний 7) стек регистры (в т.ч. счетчик команд) 8) ЦП: run! Контроллер прерываний (аппарат.) возможность запрещать обработку прерываний и разрешать ее позже (через маску прерываний PSW)система приоритетов (через флаги PSW, запрещающие обработку только прерываний с меньшим либо равным приоритетом )буферизация необработанных прерываний и определение номеров прерываний Проблема, разрешаемая ЦП, №3 Захват процессора одной программой и переключение программчерез квантование времени процессора и использование системы прерываний.Квантование времени — это разделение времени процессора на небольшие промежутки, называемые квантами. Таймер (или др. прог/уст-во)ЦПОбработчик прерыванийДиспетчер процессора… Прог-1 Прог-2 Прог-3 … Память Иерархическая организация памяти Принципы распределения и защиты основной памятиНа основе решения следующих проблем:управление размещением программ в памяти;области могут выделяться за счет свободных ресурсов либо освобождаться путем копирования (выгрузки) других программ на диск. необходимо вести учет занятых и свободных областей памяти и динамически выделять или перераспределять их при необходимости (программным путем):Специальный модуль ОС — диспетчер памяти. Программа ТрансляторЛогические адресаС помощью специальных регистровФизические адреса 2) защита программ друг от друга, защита ядра.использование дополнительных регистров: базового и предельного. В базовый регистр загружается адрес начала исполняемого модуля программы, а в предельный его длина L—1. При обращении к памяти проверяется значение каждого адреса, и если он попадает между значениями базового и предельного регистров, то адрес считается допустимым и выполняется обращение к памяти. В более сложных вариантах между процессором и памятью размещается специальное устройство управления памятью (MMU, Memory Management Unit), которое осуществляет динамическое преобразование адресов и поддерживает защиту памяти. ЦП MMU память Устройства ввода-вывода и хранения данных Программные средства: 3 ур. единый интерфейс внешних устройств: абстрактная модель файла (файловая система). 2 ур. обеспечивает общее управление работой внешних устройств, а также их взаимодействие с прикладными и системными программами (базовой подсистемой ввода-вывода)1 ур. Непосредственное управление работой контроллера ( драйвера устройства) Устройства ввода-вывода и хранения данных Аппаратный уровень схемы управления реализуется за счет использования дополнительных управляющих блоков, называемых контроллерами ( в едином корпусе с устройством)Основные функции: управление, буферизация и обеспечение стандартного интерфейса данных. Контроллер: Управление. несколько регистров: управления, состояния (позволяет получать информацию о текущем состоянии устройства ), входных данных,выходных данных. освобождает процессор от необходимости постоянно следить за работой устройства. Прямой доступ к памяти Контроллер DMA (Direct Memory Access) может самостоятельно выполнять передачу данных между оперативной памятью и некоторыми контроллерами без вмешательства ЦПВ процессе обмена данными контроллер DMA должен захватывать управление системной шиной, что несколько снижает скорость работы процессора, а также требует выполнения процедуры арбитража шины. По завершении работы DMA инициирует прерывание, которое сообщает операционной системе, что обмен данных завершен. Организация работы устройств два основных принципа: разделение и закрепление. А в качестве вспомогательного механизма используется организация и обслуживание очередей. Разделение Для таких устройств, как магнитные диски или основная память, могут одновременно использоваться несколькими программами. ОС обеспечивает учет свободного и занятого пространства, а также защиту данных от несанкционированной модификации. Или организуется очередь запросов, которые обслуживаются по мере освобождения устройства Закрепление ОС отдает устройство в монопольное владение некоторой программе. Обычно работа других программ приостанавливается и организуется очередь процессов, ожидающих освобождения устройства. Шины Структура системной шины полностью определяется конструктивными особенностями процессора, что затрудняет подключение к ней других устройств. Поэтому используется несколько взаимосвязанных шин, отличающихся скоростью передачи данных и интерфейсами подключения. Мультишинная организация ЭВМ Спасибо!

Приложенные файлы

  • ppt 15909626
    Размер файла: 130 kB Загрузок: 1

Добавить комментарий