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

Podobne dokumenty
Architektura systemu komputerowego

Struktura systemów komputerowych

Systemy operacyjne. Zadania systemu operacyjnego. System komputerowy. Wprowadzenie. Dr inż. Ignacy Pardyka

Budowa systemów komputerowych

Architektura i administracja systemów operacyjnych

Systemy operacyjne system przerwań

Działanie systemu operacyjnego

Działanie systemu operacyjnego

Systemy operacyjne. wykład dr Marcin Czarnota laboratorium mgr Radosław Maj

Działanie systemu operacyjnego

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

Działanie systemu operacyjnego

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

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

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

Architektura systemów komputerowych. dr Artur Bartoszewski

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

Mikroprocesor Operacje wejścia / wyjścia

Systemy operacyjne. dr inż. Jerzy Sas.

Systemy Operacyjne sprzęt

Urządzenia wejścia-wyjścia

Architektura komputerów. Układy wejścia-wyjścia komputera

Wprowadzenie do systemów operacyjnych

Zarządzanie pamięcią operacyjną

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

LEKCJA TEMAT: Zasada działania komputera.

3 Literatura. c Dr inż. Ignacy Pardyka (Inf.UJK) ASK SP.06 Rok akad. 2011/ / 22

Przerwania, polling, timery - wykład 9

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

J. Ułasiewicz Komputerowe systemy sterowania 1. 1 Architektura PC Ogólna struktura systemu jednoprocesorowego

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

Metody obsługi zdarzeń

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

Wykład 7. Zarządzanie pamięcią

Dodatek B. Zasady komunikacji z otoczeniem w typowych systemach komputerowych

Informatyka. informatyka i nauki komputerowe (computer science)

Architektura komputerów

Systemy operacyjne. Systemy operacyjne. Systemy operacyjne. Zadania systemu operacyjnego. Abstrakcyjne składniki systemu. System komputerowy

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

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

Technologia informacyjna. Urządzenia techniki komputerowej

Architektura komputerów

Zygmunt Kubiak Instytut Informatyki Politechnika Poznańska

Stronicowanie w systemie pamięci wirtualnej

ARCHITEKTURA PROCESORA,

MAGISTRALE ZEWNĘTRZNE, gniazda kart rozszerzeń, w istotnym stopniu wpływają na

Systemy Operacyjne. wykład 1. Adam Kolany. Październik, Instytut Techniczny Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Nowym Sączu

Architektura komputerów

Budowa systemów komputerowych

Systemy wejścia-wyjścia. wyjścia

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

Urządzenia wej.-wyj.

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

Hardware mikrokontrolera X51

Rejestry procesora. Nazwa ilość bitów. AX 16 (accumulator) rejestr akumulatora. BX 16 (base) rejestr bazowy. CX 16 (count) rejestr licznika

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

Urządzenia zewnętrzne

Systemy operacyjne III

Architektura Systemów Komputerowych. Bezpośredni dostęp do pamięci Realizacja zależności czasowych

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

Systemy Operacyjne i Sieci Komputerowe

Zarządzanie pamięcią w systemie operacyjnym

Architektura komputerów

Organizacja typowego mikroprocesora

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

Systemy operacyjne. Król Tomasz

Systemy operacyjne. Struktura i zasady budowy. Rozdział 1 Wprowadzenie do systemów komputerowych

Architektura komputera

Jądro systemu operacyjnego

Układ sterowania, magistrale i organizacja pamięci. Dariusz Chaberski

SYSTEMY OPERACYJNE WYKLAD 6 - procesy

dr inż. Konrad Sobolewski Politechnika Warszawska Informatyka 1

Pamięć wirtualna. Przygotował: Ryszard Kijaka. Wykład 4

Układy wejścia/wyjścia

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

Wykład 14. Zagadnienia związane z systemem IO

Systemy operacyjne. Literatura: A. Silberschatz, J.L. Peterson, P.B. Galwin, Podstawy systemów operacyjnych, WNT, Warszawa 2006

Materiały pomocnicze 1

Spis treści. Dzień 1. I Konfiguracja sterownika (wersja 1312) II Tryby pracy CPU (wersja 1312) III Bloki funkcyjne (wersja 1312)

Kurs Podstawowy S7. Spis treści. Dzień 1

dr inż. Jarosław Forenc

Wydajność systemów a organizacja pamięci, czyli dlaczego jednak nie jest aż tak źle. Krzysztof Banaś, Obliczenia wysokiej wydajności.

Zarządzanie pamięcią operacyjną

dr inż. Jarosław Forenc

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

Budowa Mikrokomputera

Technologie informacyjne - wykład 2 -

Zarządzanie zasobami pamięci

dr inż. Jarosław Forenc

System pamięci. Pamięć wirtualna

Architektura Systemów Komputerowych

Kurs Zaawansowany S7. Spis treści. Dzień 1

URZĄDZENIA WEJŚCIA-WYJŚCIA

System komputerowy. System komputerowy

SOE Systemy Operacyjne Wykład 8 Pamięć wirtualna dr inż. Andrzej Wielgus

Architektura komputerów

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

Wybrane zagadnienia elektroniki współczesnej

2. Architektura mikrokontrolerów PIC16F8x... 13

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

Transkrypt:

Struktury systemów komputerowych Architektura systemu komputerowego Działanie systemu komputerowego Struktura we/wy Struktura pamięci Hierarchia pamięci Ochrona sprzętowa Architektura 2.1 2.2 Działanie systemu komputerowego Przerwania CPU i urządzenia we/wy mogą pracować współbieżnie. Każdym urządzeniem steruje kontroler (sterownik urządzenia). Każdy sterownik posiada lokalny bufor. CPU przesyła dane z/do pamięci do/z lokalnego bufora. Pod pojęciem we/wy rozumie się urządzenie wraz z buforem sterownika. Sterownik urządzenia informuje CPU, że zakończył operację we/wy generując przerwanie (interrupt). Przerwanie przekazuje sterowanie do procedury obsługi przerwania za pośrednictwem wektora przerwań (interrupt vector), który zawiera adresy wszystkich procedur obsługi. Konieczność zapamiętania adresu przerwanej instrukcji. Przychodzące przerwania są blokowane na czas obsługi aktualnie obsługiwanego. Pułapka (trap) to przerwanie generowane programowo, powodowane przez błąd lubżądanie użytkownika. System operacyjny jest sterowany przerwaniami (interrupt driven). 2.3 2.4 Obsługa przerwań (Interrupt Handling) Wykres czasowy przerwań w trakcie operacji wyjścia System operacyjny zachowuje stan CPU: stan licznika programu Stan innych rejestrów. Określa typ przerwania: odpytywanie (polling) Wektorowe (vectored interrupt system) Dla każdego typu przerwań oddzielne procedury. 2.5 2.6 1

Struktura we/wy tryby pracy Metody obsługi we/wy Po rozpoczęciu operacji we/wy, sterowanie jest zwracane programowi użytkownika dopiero po zakończeniu operacji we/wy. Instrukcja wait (czekaj) wprowadza CPU w stan bezczynny (iddle) aż do następnego przerwania Pętla wait (rywalizacja o dostęp dopamięci). Co najwyżej jedno zamówienie na transmisje danych pozostaje nieobsłuzone, wykluczona jest równoczesna praca urządzeń. Po rozpoczęciu operacji we/wy, sterowanie jest zwracane programowi użytkownika natychmiast, nie czekając na zakończenie operacji we/wy. Odwołanie do systemu operacyjnego (System call) żądanie skierowane do systemu, aby pozwolił użytkownikowi na zakończenie operacji we/wy. Tablica stanów urządzeń (Device-status table) dla każdego urządzenia zawiera: typ, adres i stan (nieoperatywne, bezczynne, zajęte). System operacyjny odwołuje się do tej tablicy aby określić stan urządzenia i modyfikować jej zawartość, odnotowując przerwanie. Synchroniczna Asynchroniczna 2.7 2.8 Tabela stanu urządzenia Struktura bezpośredniego dostępu do pamięci (DMA) Dla urządzeń we/wy mogących przesyłać informacje z prędkością porównywalną do prędkości pamięci. Sterownik urządzenia przesyła bloki danych do/z pamięci głównej bez pośrednictwa CPU. Przerwania generowane są po każdym bloku, a nie po każdym bajcie. 2.9 2.10 Storage Structure Mechanizm przesuwania głowic Pamięć główna, operacyjna (Main memory) pamięć, do której CPU ma dostęp bezpośredni. Pamięć pomocnicza (Secondary storage) rozszerzenie pamięci głównej o część nieulotną. Dyski magnetyczne (Magnetic disks) metalowe lub szklane talerze pokryte warstwą materiału magnetycznego. Powierzchnia dysku jest logicznie podzielona na ścieżki (tracks), które dzielą się na sektory. Sterownik dysku odpowiada za interakcję urządzenia i komputera. 2.11 2.12 2

Mechanizm przesuwania głowic Hierarchia pamięci Ze względu na: Prędkość Koszt Ulotność Caching kopiowanie informacji do szybkiej pamięci systemu (kieszeni); pamięć główna może być traktowana jako pamięć kieszeniowa dla pamięci pomocniczej. 2.13 2.14 Hierarchia urządzeń pamięciowych Pamięć kieszeniowa Szybka pamięć do przechowywania danych ostatnio używanych. Potrzebny system zarządzania pamięcią kieszeniowej. 2.15 2.16 Przesyłanie A z dysku do rejestru Ochrona sprzętowa Operacji trybu dualnego (rozkazy uprzywilejowane) We/wy Pamięci CPU 2.17 2.18 3

Operacje w trybie dualnym Tryby pracy Dzielenie zasobów systemowych wymaga aby SO zapewnił, żeby żaden nieprawidłowo działający program nie powodował błędnego wykonania innego programu. SO rozróżnia dwa tryby pracy: 1. Tryb użytkownika (User mode) wykonywanie w imieniu użytkownika. 2. Tryb monitora albo systemowy, czasem: tryb jądra (Monitor mode) wykonanie w imieniu systemu operacyjnego. Bit trybu pracy (Mode bit) wskazuje na bieżący tryb: monitor (0), user (1). W przypadku przerwania lub błędu sprzętowe przełączanie w tryb systemowy. monitor Interrupt/fault set user mode user Instrukcje uprzywilejowane wykonują się tylko w trybie systemowym. 2.19 2.20 Ochrona we/wy Operacja we/wy Instrukcje we/wy - uprzywilejowane. SO powinien zapewnić, że użytkownik nigdy nie przejmie kontroli nad komputerem pracującym w trybie systemowym (przechwyci wektor przerwań). 2.21 2.22 Ochrona pamięci Rejestry: bazowy i zakresu Ochrona wektora przerwań i procedur obsługi przerwań. Rejestry sprzętowe: Rejestr bazowy (Base register) przechowuje najmniejszy dopuszczalny adres pamięci fizycznej. Rejestr zakresu (Limit register) zawiera rozmiar obszaru Pamięć poza przyznanym obszarem jest chroniona. 2.23 2.24 4

Sprzętowa ochrona adresu Zmiany rejestrów W trybie monitora SO ma nieograniczony dostęp do pamięci systemu i użytkownika. Instrukcje ładowania rejestrów bazowego i zakresu są uprzywilejowane. 2.25 2.26 Ochrona CPU Struktury sieci Zegar (Timer) generuje cyklicznie przerwania, aby zapewnić SO kontrolę nad pracą. Zegar jest dekrementowany za każdym taktem. Gdy osiągnie 0, generowane jest przerwanie. Zwykle w systemach z podziałem czasu. Lokalne - Local Area Networks (LAN) Rozległe - Wide Area Networks (WAN) Ustawianie zegara jest operacją uprzywilejowaną. 2.27 2.28 Struktura sieci lokalnej LAN Struktura sieci rozległej WAN 2.29 2.30 5