Приоритеты и маскирование прерываний.

источники прерывания делятся на классы, каждому классу присваивается определенный уровень приоритетов, могут обслуживаться относительно или абсолютно. Обслуживаются прерывания с наивысшим приоритетом - относительное прерывание. Абсолютный тип прерывания - выбирает процессор с наибольшим приоритетом и обрабатывается до тех пор, пока не появится прерывание большим приоритетом, тогда меньший приоритет прерывается до того момента, когда он снова станет максимальным. Маскирование - временный отказ от обработки прерывания любого класса вне зависимости от уровня приоритета (любые прерывания). Маска прерываний в PSW

Контроллер прерываний.

Средство управления прерываниями для централизации обработки и буферизации необработанных прерываний

Память.

часть вычислительной машины, физическое устройство или среда для хранения данных, используемых в вычислениях, в течение определённого времени.

Схема основной памяти.

представляет собой набор ячеек. все ячейки последовательно пронумерованны и образуют адрессное пространстово. мощность адр. пр-ва определяется разрядностью процессора. номер ячеёки - её адресс,по которому она идентфицируется

Иерархическая организация памяти.

Использование нескольких существенно различных видов памяти

Регистры -> кэш -> основная память -> магнитный диск

Слева направо увеличивается объём и время доступа

Распределение и защиты памяти.

Проблемы

1. Управление размещением программ в памяти

2. Защита программ друг от друга и ядра системы от всех них.

При компиляции и компоновке программы считается, что она начинается с номера 0. Остальные адреса строятся как смещение от начала программы (относительные или виртуальные адреса).

При исполнении программы адреса должны быть преобразованы в физические(исполнительные).

Способы:

1. При загрузке программы в память выполняется настройка её по месту

2. Преобразование выполняется во время выполнения программы, что требует аппаратной поддержки преобразования адресов

Решаются устройством управления памятью.

Защита памяти требует обязательное использование аппаратных средств. 2 адресных регистра: базовый и предельный. В базовый – адрес начала исполн.модуля, в предельный – его длина L-1. При обращении к памяти проверяется значение вирт.адреса и если он меньше чем предельный регистр, то добавляет к нему значение базового.

В более сложном варианте – разбиение памяти на участки с ключем защиты памяти, своим для каждой программы.

Внешние устройства.

Ус-ва вв/выв, хранения. Обычно электро-механические и обладают существенно меньшим быстродействием, чем цп и оп. Основная задача ОС – избавление цп от функций непосредственного управления этими ус-вами, обеспечение эффективную работу комплекса разнородных ус-в и согласованный доступ к ним.

Понятие многоуровневой схемы управления.

1. Верхний – обеспечение единого интерфейса (фс) внешних ус-в с прикладными программами. Поддерживает и реализует абстрактную модель файла

2. Подсистема ввода-вывода. Общее управление внешними ус-вами

3. Драйверы

Непоср. Управление контроллерами

Контроллеры и их функции.

Контроллер – микросхема или набор микросхем, которые предназначены для управления ус-вом.

Ф-ции:

1. Управление

2. Буферизация

3. Обеспеч. Стандартного интерфейса данных

Драйвер устройства.

Программа, управляющая контроллером. Для использования нужно установить в ос так, чтобы он мог работать в режиме ядра.

Организация связи с контроллером.

Связь выполняется через набор специальных регистров, содержимое которых позволяет управлять контроллером и определять состояние ус-ва. 2 основных способа организации регистров:

1. Регистры ус-в отображаются в адресное пространство ос, поэтому их можно читать и записывать как обычные слова

2. Рег.ус-в располагаются в спец.портах ввода/вывода и каждый регистр имеет свой адрес порта. Доступны спец.команды в режиме ядра.

Прямой доступ к памяти.

Контроллер прямого доступа(DMA) – управляет потоком битов между ОП и некоторыми контроллерами без постоянного вмешательства ЦП. ЦП вызывает микросхему DMAговорит ей, сколько байт нужно передать, сообщает адреса ус-в и памяти, а также направление передачи данных. По завершении DMA инициирует прерывание.

Организация работы устройств.

2 основных подхода:

1. Закрепление

Монопольное использование ус-ва одной из выполняющихся программ

2. Организация очередей

Закрепление ресурса за одним системным процессом, который поддерживает предоставление этого ресурса другим процессам в порядке очерёдности

Принципы организации хранения данных

Логическая организация данных – ФС.

ФС- способ организации данных, применяемый ОС с целью скрытия особенностей дисков и других ус-в вв/выв и предоставления пользователю понятной и удобной , независимой от ус-в, абстрактной модели данных.

Основные эл-ты фс – файлы – логически связанные множества данных, предназначенных для совместной обработки.

2 способа организации ф-лов:

1. Блочный, если обмен на уровне блока байт(магн.диск)

2. Символьный, если обмен на уровне единичных символов(вв/выв)

Принципиальная схема компьютера.

Сист.таймер->контр.прер.->шина прерыв.->ввод,вывод,взу

Контр.прер->ЦП->общая шина

ЦП<->кэш<->ОП->MMU(модуль управл.памятью)->общая шина

Ввод->контроллер ввода->шина

Вывод->контроллер вывода->шина

ВЗУ->контроллер ВЗУ->DMA(контр. Прямого доступа)->шина

Интерфейс ОС с прикладными программами.

Системные вызовы – некоторое множество ф-ций ОС, к которым может обращаться прикладная программа.

1. Юникс

Библиотеки программ, реализующ. Сист. Вызовы

-сист.выз. передаёт управление ос

-ос по параметрам вызова определяет, что нужно вызывающему процессу

-обработка сист. Вызова

-возвращение управления команде, следующей за сист.вызовом

2. Виндовс

Сист.выз и запускающиеся для их выполнения библиотечные вызовы полностью разделены. Определен набор процедур WinAPI, который может использоваться программистом.

Файловые системы

– комплекс программ и служебных структур данных для реализации в операционной системе (в дальнейшем ОС) абстрактной структуры файла

Абстрактная модель файлов.

С точки зрения пользователя ,файл - это абстрактная структура данных, позволяющая реализовывать размещение информации на устройствах внешней памяти. В качестве базовой модели используется модель, обладающая следующими свойствами:

-файл представляет собой множество элементов, называемых логическими записями, которые определяются как наименьшие элементы данных, участвующих в обмене с внешними устройствами;

-файл может быть пуст, если не содержит ни одной записи;

-если файл не пуст, то он содержит единственную первую и единственную последнюю запись;

-для каждой записи, кроме первой и последней, можно указать единственную предшествующую и единственную следующую за ней запись.

Структурные свойства файлов

Общие св-ва (методы) организации данных

1. Использование базовой модели последовательного файла

2. Представл. Собой мн-во эл-тов (логич.записей – наименьших порций данных, которые участвуют в обмене с внешн. Ус-вом.)

Есть 1 первая и 1 последняя запись. Для любой не первой и не последней записи можно указать единственным образом предшествующую и следующую.

Базовые операции с файлами.

1. Write

Запись данных в файл, начиная с текущей позиции. Если тек.поз. в конце ф-ла, его размер увелич. На длину очередн.записи, в противном случае запись осуществл. На место имеющихся данных, которые теряются

2. Read

Чтение данных, начиная с тек.поз. прочитанный эл-т сохр.в памяти, а значение тек.поз. увелич. На кол-во прочит. Байт.

Минимальный набор операций с файлами.

1. Create создание пустого ф-ла

2. Delete удаление ф-ла и освобождение занятого им места

3. Open открытие ф-ла. В оп считыв. Эл-ты вспом. Структур и заполняются соотв. Управл. таблицы

4. Close завершение работы с ф-лом. Освобожд. Эл-ты управл. Таблиц, данные сохр. На внешн. Носителе

5. Seek изменение значения текущей позиции

Понятие, компоненты и функции файловой системы.

ФС-часть ос , предназначенная для организации эффективной работы с данными, хранящимися во внешней памяти, и обеспечивающая пользователю удобный интерфейс с этими данными, не зависящий от конструктивных особенностей носителя

Ф-ции:

1. Связывание имени ф-ла с выделенным ему пространством внешней памяти

2. Распределение внеш памяти м-ду ф-лами, учеи свободн и занят пространства носителя данных

3. Обеспеч надёжного хранения инф-ции

4. Защита данных от нсд

5. Обеспеч высокой производительности

Основные свойства ФС.

1. Методы структурирования и доступа к ф-лам

2. Объем и состав инф-ции о ф-лах, сохраняемый фс

3. Методы организации логич структуры фс

4. Способы идентификации ф-лов

5. Организация защиты ф-лов и контроль доступа

6. Ср-ва управления фс

Структура последовательных файлов.

ФС может учтывать или не учитывать внутреннюю структуру файла

1. Файл – неструктурированная последовательность байтов

+: а) простота создания и обработки файла в программе(указывается минимум параметров)

Б)максимальная гибкость организации, позволяющ. Пользователю произвольно структурировать файлы

-: а) снижение эффективности доступа к файлам из-за отсутствия у фс инф-ции о логич структ

Б) отсутствие в фс средств структурирования ф-лов

2. два варианта структурирования:

1. записи фиксированной длины

2. записи переменной длины

Блокирование записей – объединение записей в блоки

Сегментация блоков – разбиение записей на части и размещение этих частей в соседних блоках