Systemy wejścia-wyjścia. wyjścia

Podobne dokumenty
Działanie systemu operacyjnego

Działanie systemu operacyjnego

Działanie systemu operacyjnego

System wejścia-wyjścia

Urządzenia wejścia-wyjścia

SYSTEMY WEJŚCIA-WYJŚCIA

Działanie systemu operacyjnego

System wejścia-wyjścia

Urządzenia wej.-wyj. Plan (1) Plan (2)

Urządzenia wej.-wyj.

Urządzenia wej.-wyj. Plan (1) Plan (2) Rodzaje urządzeń wejściawyjścia

Architektura komputerów

Struktura systemów komputerowych

Architektura systemu komputerowego

Mikroprocesor Operacje wejścia / wyjścia

Architektura systemu komputerowego. Działanie systemu komputerowego. Przerwania. Obsługa przerwań (Interrupt Handling)

Budowa systemów komputerowych

Pośredniczy we współpracy pomiędzy procesorem a urządzeniem we/wy. W szczególności do jego zadań należy:

obszar bezpośrednio dostępny dla procesora rozkazy: load, store (PAO rejestr procesora)

Wejście-wyjście. Wiesław Płaczek Systemy Operacyjne: Wykład 10 1

Systemy wejścia-wyjścia. wyjścia

System wejścia-wyjścia

Urządzenia zewnętrzne

Architektura komputerów. Układy wejścia-wyjścia komputera

Wykład 14. Zagadnienia związane z systemem IO

Systemy operacyjne. Systemy operacyjne. Systemy operacyjne. Program wykładów. Strona WWW przedmiotu: Program ćwiczeń projektowych

Architektura komputerów

LEKCJA TEMAT: Zasada działania komputera.

Systemy plików i zarządzanie pamięcią pomocniczą. Struktura pliku. Koncepcja pliku. Atrybuty pliku

Wstęp do informatyki. Interfejsy, urządzenia we/wy i komunikacja. Linie magistrali

Architektura systemów komputerowych. dr Artur Bartoszewski

Wprowadzenie. Dariusz Wawrzyniak. Miejsce, rola i zadania systemu operacyjnego w oprogramowaniu komputera

Wprowadzenie. Dariusz Wawrzyniak. Miejsce, rola i zadania systemu operacyjnego w oprogramowaniu komputera

System plików i zarządzanie pamięcią pomocniczą. Koncepcja pliku. Atrybuty pliku. Struktura pliku. Typ pliku nazwa, rozszerzenie (extension)

Systemy operacyjne system przerwań

Systemy operacyjne. Wprowadzenie. Wykład prowadzą: Jerzy Brzeziński Dariusz Wawrzyniak

PRZERWANIA. 1. Obsługa zdarzeń, odpytywanie i przerwania Obsługa zdarzeń jest jedną z kluczowych funkcji w prawie każdym systemie czasu rzeczywistego.

Wprowadzenie do systemów operacyjnych

Pamięć wirtualna. Przygotował: Ryszard Kijaka. Wykład 4

Definicja systemu operacyjnego (1) Definicja systemu operacyjnego (2) Miejsce systemu operacyjnego w architekturze systemu komputerowego


Wykład 2. Struktury systemów komputerowych. Wojciech Kwedlo, Wykład z Systemów Operacyjnych -1- Wydział Informatyki PB

Architektura komputera

SYSTEMY OPERACYJNE: STRUKTURY I FUNKCJE (opracowano na podstawie skryptu PP: Królikowski Z., Sajkowski M. 1992: Użytkowanie systemu operacyjnego UNIX)

Informatyka. informatyka i nauki komputerowe (computer science)

Urządzenia wejścia-wyjścia. Wykład prowadzą: Jerzy Brzeziński Dariusz Wawrzyniak

Układy wejścia/wyjścia

Celem wykładu jest omówienie zagadnień obsługi urządzeń wejścia-wyjścia (zwanych również urządzeniami zewnętrznymi lub peryferyjnymi) i realizacji

Podsumowanie. Systemy operacyjne Podsumowanie 1. Klasyfikacja ze względu na sposób przetwarzania

Struktura i funkcjonowanie komputera pamięć komputerowa, hierarchia pamięci pamięć podręczna. System operacyjny. Zarządzanie procesami

System plików. Warstwowy model systemu plików

Architektura komputerów

Zarządzanie procesami i wątkami

Dodatek B. Zasady komunikacji z otoczeniem w typowych systemach komputerowych

Podsumowanie. Klasyfikacja ze względu na. liczbę użytkowników. Klasyfikacja ze względu na. Inne rodzaje systemów operacyjnych. sposób przetwarzania

Architektura komputerów

URZĄDZENIA WEJŚCIA-WYJŚCIA

Podstawy techniki cyfrowej Układy wejścia-wyjścia. mgr inż. Bogdan Pietrzak ZSR CKP Świdwin

Architektura i administracja systemów operacyjnych

Układ sterowania, magistrale i organizacja pamięci. Dariusz Chaberski

Podsumowanie. Klasyfikacja ze względu na sposób przetwarzania. Klas. ze względu na liczbę wykonywanych zadań

Standard transmisji równoległej LPT Centronics

Technologie informacyjne - wykład 2 -

Przerwania, polling, timery - wykład 9

Zagadnienia związane z systemem IO

System plików warstwa fizyczna

System plików warstwa fizyczna

System plików warstwa fizyczna

Procesor ma architekturę rejestrową L/S. Wskaż rozkazy spoza listy tego procesora. bgt Rx, Ry, offset nand Rx, Ry, A add Rx, #1, Rz store Rx, [Rz]

Systemy Operacyjne i Sieci Komputerowe

dr inż. Konrad Sobolewski Politechnika Warszawska Informatyka 1

Magistrala. Magistrala (ang. Bus) służy do przekazywania danych, adresów czy instrukcji sterujących w różne miejsca systemu komputerowego.

Podstawy techniki cyfrowej i mikroprocesorowej II. Urządzenia wejścia-wyjścia

Spis treœci. Co to jest mikrokontroler? Kody i liczby stosowane w systemach komputerowych. Podstawowe elementy logiczne

Wykorzystanie układów FPGA w implementacji systemów bezpieczeństwa sieciowego typu Firewall

Podstawy Informatyki DMA - Układ bezpośredniego dostępu do pamięci

Wykład IV. Układy we/wy. Studia Podyplomowe INFORMATYKA Architektura komputerów

Technologia informacyjna. Urządzenia techniki komputerowej

Systemy operacyjne III

Systemy operacyjne. wykład dr Marcin Czarnota laboratorium mgr Radosław Maj

Organizacja pamięci VRAM monitora znakowego. 1. Tryb pracy automatycznej

Paweł Skrobanek. C-3, pok

PRZERWANIA. P1 - Procedura obslugi przerwania. Obsługa zdarzenia Z1 poprzez procedurę obsługi przerwania P1

Technologie informacyjne (3) Zdzisław Szyjewski

SYSTEMY OPERACYJNE WYKLAD 6 - procesy

Systemy Operacyjne sprzęt

Podstawy Informatyki Układ przerwań

Systemy operacyjne System sieciowy UNIX-a

dr inż. Jarosław Forenc

Spis treúci. Księgarnia PWN: Krzysztof Wojtuszkiewicz - Urządzenia techniki komputerowej. Cz. 1. Przedmowa Wstęp... 11

dr inż. Jarosław Forenc Dotyczy jednostek operacyjnych i ich połączeń stanowiących realizację specyfikacji typu architektury

Budowa karty sieciowej; Sterowniki kart sieciowych; Specyfikacja interfejsu sterownika sieciowego; Open data link interface (ODI); Packet driver

Księgarnia PWN: Włodzimierz Stanisławski, Damian Raczyński - Programowanie systemowe mikroprocesorów rodziny x86

Metody obsługi zdarzeń

Technologie informacyjne (3) Zdzisław Szyjewski

Organizacja typowego mikroprocesora

Wprowadzenie do systemów operacyjnych. mgr inż. Krzysztof Szałajko

Mechanizmy pracy równoległej. Jarosław Kuchta

System plików. Definicje:

Przerwania. Przerwania. Budowa systemu komputerowego. Zdarzenia powodujące przerwanie: Wektor przerwań

Transkrypt:

Systemy wejścia-wyjścia wyjścia

RóŜnorodność urządzeń Funkcje Pamięci Przesyłania danych Interfejsu z człowiekiem Sterowanie Transmisja Znakowa Blokowa Dostęp Sekwencyjny Swobodny Tryb pracy Synchroniczny (z blokowaniem) Asynchroniczny UŜytkowanie Współdzielone Wyłączne (dedykowane) Rodzaj dostępu Odczyt Zapis Odczyt/zapis Szybkość Operacje wykonywane Błędy

Podsystem we/wy I/O subsystem RóŜnorodne metody Oddzielenie reszty jądra od zarządzania we/wy 2 sprzeczne tendencje w technologii urządzeń we/wy Standaryzacja interfejsów programowych i sprzętowych RóŜnorodność urządzeń Metody sprzętowe i programowe

Elementy softwarowe moduły sterujące w jądrze (device drivers) Elementy sprzętowe porty szyny sterowniki urządzeń (device controllers) Komunikacja (urządzenie system komputerowy) przesyłanie sygnałów: kablowo bezprzewodowo

Port punkt łączący urządzenie z maszyną 4 rejestry: stan (czytany przez gł. procesor) sterowanie (zapisywany przez procesor) dane we (czytany przez gł. procesor) dane wy (zapisywany przez procesor) Szyna wspólna wiązka przewodów (+ protokół) Sterownik (controller)- zespół układów elektronicznych do kierowania pracą portu, szyny lub urządzenia w komputerze (port szergowy); na oddzielnej płycie z ukł. elektr. (SCSI) lub w urządzeniu (dyski) wyposaŝony w rejestry do pamiętania danych i sygnałów sterujących Sterowanie urządzeniami rozkazy we/wy (pobieranie danych do/z rejestrów urządzenia) we/wy odwzorowane w pamięci (rejestry odwzorowane w przestrzeni adresowej procesora)

Komunikacja procesor gł. - sterownik Odpytywanie Przerwania Odpytywanie rej. stanu=>bit zajętości=1 (sterownik pracuje) rej. poleceń=>bit gotowości polecenia (ustawenie/zerowanie) uzgadnianie (handshaking) 1. aktywne czekanie (busy waiting) sprawdzanie bitu zajętości (3 cykle: czytaj, koniunkcja, skok) 2. ustawienie bitu pisania w rejestrze poleceń + wypełnienie rejestru danych wy. 3. ustawienie bitu gotowości polecenia 4. ustawienie bitu zajętości 5. odczyt rej. poleceń; odczyt danych (1 bajt), operacja we/wy 6. zerowanie bitu gotowości, bitu błędu, bitu zajętości

przerwania gdy długi czas czekania (w 1 rzadkie przypadki gotowości) obsługa asynchronicznych zdarzeń; przechodzenie do trybu nadzorcy linia zgłaszania przerwań (interrupt request line) odpytywana przy kaŝdym rozkazie -> procedura obsługi przerwań obsługa przerwań - JC+sterownik przerwań: opóźnienie obsługi przerwania kierowanie przerwania do właściwej procedury priorytetowy system przerwań 2 linie zgłaszania przerwań: maskowane niemaskowane wektor przerwań adresy procedur obsługi przerwań technika łańcuchowania przerwań system poziomów priorytetów opóźnienie obsługi przerwań niskopriorytetowych bez maskowania umoŝliwia wywłaszczanie

Cykl we/wy obsługiwany przerwaniem

Współpraca SO z mechanizmem obsługi przerwań start SO instalacja odpowiednich procedur obsługi przerwań dla dostępnych urządzeń op. we/wy sterowniki generują przerwania: zakończenie operacji wy dostępność danych we błąd obsługa sytuacji wyjątkowych stronicowanie odwołania do systemu (pułapka; realizuje procedury jądra w trybie nadzorcy; niski priorytet) Solaris procedury obsługi przerwań jako wątki jądra

DMA (direct( memory access) bezpośredni dostęp do pamięci PIO (Programmed I/O) marnotrawstwo głównego procesora -> procesor wyspecjalizowany - sterownik DMA tryb DMA Procesor zapisuje w PAO blok sterujący DMA wskaźnik do źródła wskaźnik m-ca docelowego liczba bajtów do przesłania Adres bloku sterującego zapisuje w sterowniku DMA DMA przejmuje nadzór nad szyną pamięci (przesyła dane bez JC) Uzgadnianie przesyłania między sterownikiem urządzenia a sterownikiem DMA: 2 przewody zamówienie; potwierdzenie Sterownik DMA przejmuje szynę pamięci (kradzieŝ cykli) Adresy pamięci fizycznej lub wirtualnej (DMA, DVMA)

UŜytkowy interfejs we/wy UmoŜliwia jednolite traktowanie urządzeń we/wy UniezaleŜnienie podsystemu we/wy od sprzętu Wydzielenie kilku rodzajów urządzeń (ustandaryzowany zbiór funkcji interfejs) RóŜnice zawarte w modułach sterujących jądra Warstwowa struktura oprogramowania Nowe urządzenia zgodne z istniejącym interfejsem sterowników lub zaopatrywane w nowe programowe moduły sterujące (dla róŝnych SO)

Warstwowa struktura oprogramowania we/wy

Odwołania do systemu: Podstawowe konwencje dostępu we/wy We/wy blokowe polecenia: czytaj, pisz, szukaj We/wy znakowe get, put, bacspace Pliki odwzorowywane w PAO Dostęp do pamięci dyskowej poprzez tablicę w PAO; warstwa ponad we/wy blokowe Gniazda sieciowe wybierz gniazdo Dostęp do zegara, czasomierza Obsługa monitorów, urządzeń multimedialnych

we/wy z blokowaniem i bez Blokowane wywołanie systemowe wstrzymanie procesu wywołującego (kolejka procesów czekających) Zachodzenie na siebie operacji we/wy i obliczeń aplikacja wielowątkowa Nieblokowane wywołanie op.we/wy nie wstrzymuje aplikacji; kończy się szybko zwracając liczbę przesłanych bajtów (niekoniecznie wszystko) Asynchroniczne odwołanie do systemu powrót do aplikacji natychmiast; po zakończeniu operacji we/wy przerwanie lub przekazanie sygnału (zamówienie zostanie wykonane w całości)

Usługi podsystemu we/wy Planowanie we/wy Kolejki zamówień do kaŝdego urządzenia Zmiana porządku w kolejkach Buforowanie RóŜnice w szybkości urządzeń - podwójne buforowanie RóŜne rozmiary przesyłanych jednostek danych Zapewnienie semantyki kopii (operowanie na buforze w jądrze) Cache przechowywanie podręczne Kopia danych w szybszej pamięci (PAO, pam. podręczna procesora) SO korzystanie z buforów w PAO jak z pamięci podręcznej - dla zapewnienia semantyki kopii Spooling (simultaneus peripherial operation on-line) Osobny bufor dla kaŝdej aplikacji (niedopuszczalny przeplot danych w strumieniu - drukarka) Obsługa błędów Przejściowe awarie powtórzenie operacji Systemowe wywołanie zwraca kod błędu (errno)

Planowanie we/wy Numer bloku logicznego numer sektora Numer cylindra, ścieŝki, sektora Sektory uszkodzone zastąpione rezerwowymi Grupa cylindrów taka sama liczba sektorów (100 <) Planowanie dostępu do dysku Czas szukania (seek time ) Opóźnienie obrotowe ( rotational latency ) Szerokość pasma (bandwidth) liczba przesłanych bajtów/czas

FCFS 200 cylindrów; Przesunięcie głowicy 640 cylindrów

Przesunięcie głowicy 236cylindrów SSTF ( shortest seek time first )

SCAN Algorytm windy Przesunięcie głowicy 236cylindrów

Przesunięcie głowicy 183 + 199 cylindrów C-SCAN

LOOK C-LOOK LOOK 236-28= 208 cylindrów C-LOOK 183-2*16-2*14 + 199 cylindrów

Zamówienia zaleŝą od metod przydziału miejsca na dysku Lokalizacja katalogów, bloków indeksowych Czas szukania a opóźnienie obrotowe Opóźnienie obrotowe dyski nie ujawniają fizycznego połoŝenia bloków logicznych Algorytm planowania dostępu do dysku w sterowniku wbudowanym w sprzęt Ale w so inne ograniczenia na kolejność realizacji operacji we/wy (stronicowanie, pisanie, czytanie)

Struktury danych w jądrze - Unix

Podsystem we/wy Zarządzanie przestrzenią nazw plików i urządzeń Przebieg dostępu do plików i urządzeń Sprawdzanie poprawności operacji Przydział miejsca w systemie plików Przydział urządzeń Buforowanie, spooling, przechowywanie podręczne Planowanie operacji we/wy Obsługa błędów, czynności naprawcze po awarii Konfigurowanie modułu sterującego Programowe moduły sterujące dostarczają jednolity interfejs

Czytanie z blokowaniem Proces zamawia operację czytania (deskryptor) Funkcja systemowa jądra sprawdza parametry; ewentualnie przekazuje dane do procesu Zamówienie operacji we/wy do modułu sterującego urządzenia; proces do kolejki czekających Moduł sterujący rezerwuje miejsce; wypełnia rejestry sterujące urządzenia Sterownik po zakończeniu przesyłania generuje przerwanie lub moduł sterujący odpytuje stan urządzenia Moduł sterujący urządzenia określa stan zamówienia, Jądro przesyła dane do p przestrzeni adresowej procesu; proces do kolejki procesów gotowych

Realizacja zamówienia czytania z blokowaniem we/wy

Wydajność operacji we/wy Kosztowne przełączenia kontekstu Przerwania a programowe we/wy Ruch w sieci Solaris telnet w oparciu o wątki Terminalowe operacje we/wy - oddzielne procesory czołowe koncentrator terminali Kanały we/wy przepływ danych; procesor gł. obliczenia

Miejsce implementacji funkcji we/wy