Systemy operacyjne system przerwań

Podobne dokumenty
Architektura systemu komputerowego

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

Działanie systemu operacyjnego

Budowa systemów komputerowych

Struktura systemów komputerowych

Działanie systemu operacyjnego

Działanie systemu operacyjnego

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

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

Systemy operacyjne. wykład dr Marcin Czarnota laboratorium mgr Radosław Maj

Urządzenia wejścia-wyjścia

Informatyka. informatyka i nauki komputerowe (computer science)

Mikroprocesor Operacje wejścia / wyjścia

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

Zarządzanie pamięcią operacyjną

Architektura komputera

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

dr inż. Konrad Sobolewski Politechnika Warszawska Informatyka 1

SYSTEMY WEJŚCIA-WYJŚCIA

Technologia informacyjna. Urządzenia techniki komputerowej

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

Wykład 7. Zarządzanie pamięcią

Wprowadzenie do systemów operacyjnych

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

Architektura i administracja systemów operacyjnych

Zarządzanie pamięcią operacyjną

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

Architektura komputerów. Układy wejścia-wyjścia komputera

LEKCJA TEMAT: Zasada działania komputera.

Dodatek B. Zasady komunikacji z otoczeniem w typowych systemach komputerowych

Systemy operacyjne. dr inż. Jerzy Sas.

Systemy wejścia-wyjścia. wyjścia

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

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

Architektura komputerów

Podstawy informatyki. Izabela Szczęch. Politechnika Poznańska

Architektura komputerów

projektowanie systemu

43 Pamięci półprzewodnikowe w technice mikroprocesorowej - rodzaje, charakterystyka, zastosowania

Zarządzanie pamięcią operacyjną zagadnienia podstawowe

Zarządzanie pamięcią w systemie operacyjnym

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

System komputerowy. System komputerowy

Systemy Operacyjne struktura

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

Systemy operacyjne i sieci komputerowe Szymon Wilk Superkomputery 1

ang. file) Pojęcie pliku (ang( Typy plików Atrybuty pliku Fragmentacja wewnętrzna w systemie plików Struktura pliku

Metody obsługi zdarzeń

4. Procesy pojęcia podstawowe

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

Systemy operacyjne. Król Tomasz

Zygmunt Kubiak Instytut Informatyki Politechnika Poznańska

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

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

Technologie informacyjne - wykład 2 -

Układ sterowania, magistrale i organizacja pamięci. Dariusz Chaberski

Mechanizmy pracy równoległej. Jarosław Kuchta

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

Systemy Operacyjne sprzęt

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

Architektura systemów informatycznych

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

Urządzenia wej.-wyj.

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

Pamięć wirtualna. Przygotował: Ryszard Kijaka. Wykład 4

Podstawy informatyki. System operacyjny. dr inż. Adam Klimowicz

Pamięć. Podstawowe własności komputerowych systemów pamięciowych:

Systemy operacyjne III

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

System plików. Warstwowy model systemu plików

Organizacja typowego mikroprocesora

Systemy operacyjne III

System wejścia-wyjścia

Przerwania, polling, timery - wykład 9

Procesy, wątki i zasoby

Systemy Operacyjne i Sieci Komputerowe

Architektura komputerów

Systemy operacyjne System sieciowy UNIX-a

ARCHITEKTURA PROCESORA,

Systemy operacyjne. Paweł Pełczyński

System plików warstwa logiczna

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

Architektura systemów informatycznych

System mikroprocesorowy i peryferia. Dariusz Chaberski

Architektura komputerów

dr inż. Jarosław Forenc

Struktury systemów operacyjnych

Logiczny model komputera i działanie procesora. Część 1.

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

Pamięć wirtualna. Jan Tuziemski Źródło części materiałów: os-book.com

Architektura komputera. Dane i rozkazy przechowywane są w tej samej pamięci umożliwiającej zapis i odczyt

Technologie informacyjne (2) Zdzisław Szyjewski

Zarządzanie zasobami pamięci

dr inż. Jarosław Forenc

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

Programowanie na poziomie sprzętu. Tryb chroniony cz. 1

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

Transkrypt:

system przerwań przerwanie: procesor zawiesza wykonanie bieżącego zadania i przechodzi do obsługi przerwania przerwania: maskowalne i niemaskowalne wektor przerwań adres (tablica adresów) kodu obsługi przerwań przechowanie stanu zadania (rejestry procesora) zamaskowanie przerwań specjalny rodzaj przerwania pułapka (trap ) ustalenie źródła przerwania: polling lub priorytet (IRQ interrupt request) odtworzenie stanu i powrót przetwarzania systemy sterowane przerwaniami (interrupt driven)

system wejścia/wyjścia operacja wejścia/wyjścia: program (aplikacja) żąda wykonania operacji wejścia/wyjścia odwołanie do systemu operacyjnego CPU przekazuje sterownikowi rozkaz (rozkazy) do wykonania (wpisuje je do pamięci i/lub rejestrów sterownika) sterownik wykonuje rozkaz (rozkazy) zakończenie (pomyślne lub nie) sterownik sygnalizuje przerwaniem CPU odczytuje informacje od sterownika (z pamięci i/lub rejestrów sterownika) system operacyjny zwraca sterowanie do aplikacji

system wejścia/wyjścia operacje wejścia/wyjścia: synchroniczne CPU (a tym samym proces) czeka na zupełne zakończenie operacji asynchroniczne rozpoczęcie operacji i kontynuowanie wykonania procesu

struktura pamięci pamięć operacyjna main memory RAM random access memory adresowalny zbiór komórek pamięci (obecnie powszechnie stosuje się bajt (byte) - 8 bitów możliwe dziury w przestrzeni adresowej CPU memory mapped I/O (np. w sterownikach grafiki w architekturze PC) pamięć masowa (pomocnicza) [secondary storage] dyski magnetyczne (DASD direct access storage device) adresowanie danych: sektory, ścieżki, cylindry taśma magnetyczna pamięci optyczne pamięci flash

hierarchia pamięci szybkość koszt rejestry CPU cache CPU RAM dysk elektroniczny dysk magnetyczny dysk optyczny taśma magnetyczna rozmiar dostępnosć Zauważmy pamięć wyższa może pełnić rolę cache'a dla pamieci niższej

ochrona sprzętowa dogmat: najbardziej złośliwy/niezdarny program użytkownika nie może zachwiać stabilnością systemu operacyjnego i pozostałych programów wielopoziomowy układ trybów pracy najprostszy przypadek tryb dualny: tryb użytkownika (user mode) tryb systemu (system mode) rozkazy uprzywilejowane dopuszczalne tylko w trybie systemu rozkazy we/wy, zmiany stanu CPU, inicjowania przerwań uprzywilejowane obsługa przerwań tylko w trybie systemu dostęp do wnętrza systemu tylko poprzez bramy ( gates)

model pierścieniowy pierścień 2 aplikacja pierścień 1 abstrakcja sprzętu pierścień 0 jądro

ochrona pamięci rozdzielenie funkcji pamięci: kod (execute only) dane odczytywane (read only) dane zapisywane (write only) dane (read/write) naruszenie zasady wykorzystania wystąpienie przerwania (zwanego potocznie GPF general protection fault) naruszenie pryncypiów architektury von Neumanna (ale czy do końca?)

ochrona pamięci najstarszy historycznie mechanizm: rejestr bazowy + rejestr graniczny (base & limit registers) rejestr bazowy: adres początku dostępnej pamięci rejestr graniczny: rozmiar przydzielonego obszaru pamięci dodatkowo: klucz pamięci (memory key)

działanie ochrony pamięci BR LR + tak CPU < tak pamięć przerwanie wykonania programu przejście w tryb systemu

ochrona pamięci warunek sine qua non działania takiego mechanizmu to: ROZKAZY MODYFIKOWANIA ZAWARTOŚCI BR i LR MUSZĄ BYĆ UPRZYWILEJOWANE!

ochrona CPU czasomierz (timer) generuje przerwanie (przerwania) po upływie zadanego czasu realizacja przy pomocy licznika, zmniejszanego impulsami z zegara systemowego (system clock) wyzerowanie licznika generuje przerwanie wspomaga realizację podziału czasu pomiędzy zadania pozwala odbierać procesor żarłocznym zadaniom (wywłaszczanie) rozdzielczość zegara wysoka i niska rzutuje na wydajność systemu (jak?) modyfikowanie stanu czasomierza musi być czynnością uprzywilejowaną!

ochrona we/wy wszelkie operacje we/wy dostępne są tylko za pośrednictwem systemu operacyjnego (system call, system API) specjalny rozkaz maszynowy powodujący przejście w tryb systemu (np. INT w x86, SVC w IBM S/90) system sprawdza poprawność żądania system kolejkuje żądanie system wykonuje żądanie system oddaje sterowanie do programu

wykonanie operacji we/wy kolejka jądro systemu operacja : : SYSCALL : : zadanie

struktura AGENDA składniki systemu operacyjnego usługi systemu operacyjnego. wywołania systemowe. oprogramowanie (narzędzia) systemowe. struktura systemu. maszyny wirtualne (wirtualizacja) projektowanie i implementacja systemu operacyjnego generowanie systemu operacyjnego

składniki zarządzanie procesami zarządzanie pamięcią operacyjną zarządzanie plikami zarządzanie podsystemem wejścia-wyjścia. zarządzanie pamięcią pomocniczą mechanizmy sieciowe ochrona i bezpieczeństwo interpretacja poleceń oblicze graficzne

Proces Proces = program w trakcie wykonania

Proces procesor PROCES zasoby pamięć pliki urządzenia

zarządzanie procesami tworzenie procesów usuwanie procesów wstrzymywanie procesów wznawianie procesów synchronizacja procesów komunikacja międzyprocesowa likwidowanie zakleszczeń

pamięć operacyjna Pamięć operacyjna adresowalna tablica danych o stałym rozmiarze (słów, bajtów, etc) krótki czas dostępu magazynuje dane i program dzielona pomiędzy CPU i sterowniki urządzeń ulotna

zarządzanie pamięcią operacyjną utrzymywanie informacji o pamięci wykorzystanej i niewykorzystanej (adres i rozmiar) utrzymywanie informacji o właścicielu wykorzystanej pamięci (ID procesu) ładowanie procesów do wolnych bloków pamięci usuwanie procesów z zajętych bloków pamięci przydzielanie pamięci na żądanie procesów zwalnianie pamięci na żądanie procesów odśmiecanie pamięci

plik Plik zbiór danych (amorficznych z punktu widzenia podsystemu zarządzania plikami) z reguły przechowywany w pamięci pomocniczej (nieulotnej) atrybuty: nazwa, rozmiar, właściciel, czas dostępu, etc przechowuje dane i programy system plików (konwencje nazewnicze, katalogi, etc)

zarządzanie plikami tworzenie plików usuwanie plików tworzenie katalogów usuwanie katalogów manipulowanie plikami i katalogami (zapis, odczyt, zmiana pozycji, odczyt pozycji, etc) odwzorowanie plików na obszary pamięci pomocniczej zabezpieczanie plików przed niepowołanym dostępem

podsystem wejścia/wyjścia Podsystem wejścia/wyjścia wytwarza abstrakcję ukrywającą przed użytkownikiem szczegóły fizycznych sprzętu.

podsystem wejścia/wyjścia buforowanie odczytów (czytanie wyprzedzające, ang. read-ahead) buforowanie zapisów (opóźnianie zapisów, ang. write-behind) ryglowanie plików (ang. locking) przechowywanie podręczne (ang. caching) spooling wirtualizowanie urządzeń

pamięć pomocnicza nieulotna Pamięć pomocnicza: większa od operacyjnej powolniejsza od operacyjnej z reguły implementowana jako dyskowa

zarządzanie pamięcią pomocniczą administrowanie jednostkami alokacji pliku (cluster, JAP) przydzielanie JAP do pliku (katalogu) zwalnianie JAP reorganizacja przydziałów JAP planowanie dostępu do pamięci pomocniczej (np. scatter-gather rozrzuć-zbierz)

współdziałanie z siecią Sieć komputerową wykorzystuje się w celu: przyśpieszania obliczeń zwiększania funkcjonalności zwiększania dostępności danych podniesienia niezawodności udostępniania bądź uzyskiwania zasobów

zarządzanie dostępem do sieci zarządzania urządzeniami komunikacyjnymi zarządzanie protokołami komunikacyjnymi ( stos protokołów ) mechanizmy komunikacji międzyprocesowej z użyciem sieci (np. RPC remote procedure call) bezpieczeństwo