Тема 10. Системні ресурси пк.

10.1. Системні ресурси

Системними ресурсами називаються комунікаційні канали, адреси й сигнали, що використовуються вузлами комп'ютера для обміну даними за допомогою шин. Зазвичай під терміном «системні ресурси» мають на увазі:

адреси пам'яті;

канали запитів переривань (IRQ);

канали прямого доступу до пам'яті (DMA);

адреси портів вводу-виводу.

У наведеному списку системні ресурси розміщені в порядку зменшення ймовірності виникнення через них конфліктних ситуацій у комп'ютері. Найпоширеніші проблеми пов’язані із ресурсами пам’яті, іноді розібратись і усунути причини їхнього виникнення досить складно. Так, виникає значно більше конфліктів, пов’язаних ресурсами IRQ, чим з ресурсами DMA, оскільки переривання запитуються частіше.

Практично у всіх платах використовуються канали IRQ. Канали DMA застосовуються рідше, тому звичайно їх цілком достатньо. Порти введення-виведення використовуються у всіх підключених до шини пристроях, але 64 Кбайт пам'яті, що відводиться під порти, зазвичай вистачає не вистачає для усунення конфліктних ситуацій. Загальним для усіх видів ресурсів є те, що будь-яка встановлена в комп'ютері плата (або пристрій) повинна використовувати унікальний системний ресурс, інакше окремі компоненти комп'ютера не зможуть розділити ресурси між собою й відбудеться конфлікт. Усі ці ресурси необхідні для різних компонентів комп'ютера. Плати адаптерів використовують ресурси для взаємодії з усією системою й для виконання своїх специфічних функцій. Кожній платі адаптера потрібний свій набір ресурсів. Так, послідовним портам для роботи необхідні канали IRQ і унікальні адреси портів введення-виведення, для аудіопристроїв потрібно ще хоча б один канал DMA. Більшістю мережевих плат використовують блок пам'яті ємністю 16 Кбайт, канал IRQ і адреса порту вводу-виводу.

10.2. Канали запитів переривань (irq)

По мірі установки додаткових плат у комп'ютері росте ймовірність конфліктів, пов'язаних з використанням ресурсів. Конфлікт виникає при установці двох або більше плат, кожній з яких потрібна лінія IRQ або адреса порту вводу-виводу. Для запобігання конфліктів на більшості плат встановлюються перемички або перемикачі, за допомогою яких можна змінити адресу порту вводу-виводу, номер IRQ і т.д. А в сучасних операційних системах типу Windows, що задовольняють специфікації Plug and Play, установка правильних параметрів здійснюється на етапі інсталяції устаткування. Знайти вихід із конфліктних ситуацій можна майже завжди, для цього потрібно лише знать певні правила. Переривання, канали запитів переривання (IRQ), або апаратні переривання, використовуються різними пристроями для повідомлення системній платі (процесору) про необхідність обробки певного запиту.

Канали переривань являють собою провідники на системній платі й відповідні контакти у роз’ємах. Після одержання IRQ комп'ютер приступає до виконання спеціальної процедури його обробки, першим кроком якої є збереження в стеці вмісту регістрів процесора. Потім відбувається звертання до таблиці векторів переривань, у якій перебуває список адрес пам'яті, що відповідають певним номерам (каналам) переривань. Залежно від номера отриманого переривання, запускається програма, що ставиться до даного каналу. Покажчики в таблиці векторів визначають адреси пам'яті, по яких записані програми-драйвери для обслуговування плати, що послала запит. Наприклад, для мережевої плати вектор переривання містить адресу мережевих драйверів, призначених для роботи з нею; для контролера жорсткого диска вектор вказує на програмний код BIOS, що обслуговує контролер. Після виконання необхідних дій по обслуговуванню пристрою, процедура обробки переривання відновлює вміст регістрів процесора (витягаючи його зі стека) і повертає керування комп'ютером тій програмі, що виконувалася до виникнення переривання. Завдяки перериванням комп'ютер може вчасно реагувати на зовнішні події. Наприклад, щоразу, коли з послідовного порту в систему надходить новий байт, створюється IRQ. Апаратні переривання мають ієрархію пріоритетів: чим менше номер переривання, тим вищий пріоритет. Переривання з більше високим пріоритетом мають перевагу й можуть “переривати переривання”. У результаті в комп'ютері може виникнути декілька “вкладених” переривань. При генерації більшої кількості переривань стек може переповнитись й комп'ютер зависне.

Кожному номеру апаратного переривання відповідає свій провідник. Системна плата не може визначити, у якому роз’ємі перебуває плата, що послала переривання, тому можливо виникнення невизначеної ситуації у тому випадку, якщо кілька плат використовують один канал. Щоб цього не відбувалося, система настроюється так, що кожний пристрій (адаптер) використовує свою лінію (канал) переривання. Застосування однієї лінії одразу декількома різними пристроями в більшості випадків неприпустимо. Спільне використання переривання допускається тільки PCI-Пристроями. Ця можливість підтримується системної BIOS і операційною системою.