Шк- шина кеш - студопедія

ОС взаємодіє з УВВ як з ресурсами. УВВ теж тісно взаємодіють з ОС. УВВ зазвичай складаються з контролера і самого пристрою.

Контролер - набір мікросхем на вставляється в роз'єм плати, фізично керуючий пристрій. Він приймає команди ОС (наприклад, вказівки прочитати дані з пристрою) і виконує їх. Фактичне керування пристроєм дуже складно і вимагає високого рівня деталізації. Тому в функції контролера входить представлення простого ін7терфейса для ОС.

Наступною частиною є сам пристрій. Пристрої мають досить прості інтерфейси, тому що їх можливості невеликі і їх потрібно привести до єдиного стандарту, який необхідний, щоб кожен IDE контролер диска (Integrated Drive Electronics - вбудований інтерфейс накопичувача) міг керувати будь-яким IDE диском. IDE інтерфейс є стандартним для дисків на комп'ютерах з ЦП Pentium, а також на інших комп'ютерах. Оскільки справжній інтерфейс пристрою прихований за допомогою контролера, ОС бачить тільки інтерфейс контролера, який може сильно відрізнятися від інтерфейсу самого пристрою.

Оскільки всі види контролерів відрізняються, то для них потрібна різна ПО. Програма, яка спілкується з контролером, - драйвер пристрою. Кожен виробник контролерів повинен поставляти драйвери для підтримуваних ОС. Для встановлення драйверів для його потрібно встановити в ОС так, щоб він міг працювати в режимі ядра. Є три способи установки драйвера в ядро:

1) заново скомпонувати ядро ​​разом з новим драйвером і потім перезавантажити ОС (так працює безліч ОС Unix);

2) створити запис у вхідному в ОС файлі, яка говорить про те, що потрібно драйвер і потім перезавантажити ОС; під час початкового завантаження ОС сама знаходить потрібні драйвери і завантажує їх (так працює Windows);

3) ОС може приймати нові драйвери, не перериваючи роботи, і оперативно встановлювати їх, не потребуючи в перезавантаженні. Цей спосіб стає все більш і більш поширеним. Такі пристрої як шини USB, IEEE 1394 завжди потребують динамічно завантажуваних драйвери.

I / O даних можна здійснювати трьома різними способами.

1. Найпростіший спосіб: призначена для користувача програма видає системний запит, який ядро ​​транслює в виклик процедури, відповідної драйверу, потім драйвер починає процес I / O. У цьому час він виконує короткий програмний цикл, постійно опитуючи пристрій, з яким він працює (є біт, який вказує зайнятість пристрою). При завершенні операцій I / O драйвер поміщає дані туди, куди потрібно, і повертається в початковий стан. Потім ОС повертає керування програмі, що здійснювала виклик. Цей метод - очікування готовності (активне очікування). Він має один недолік: ЦП повинен опитувати пристрій, поки воно не завершить роботу.

2. Драйвер запускає пристрій і просить його видати переривання після закінчення I / O; після цього драйвер повертає управління ОС, і вона починає виконувати інші завдання. Коли контролер виявляє закінчення передачі даних, він генерує переривання про завершення операції, Процес I / O, що використовує переривання, складається з чотирьох кроків (щаблів). На першому кроці драйвер передає команду контролеру, записуючи інформацію в регістри пристроїв. Потім контролер запускає пристрій. Коли контролер закінчує читання або запис тієї кількості байтів, яке йому було вказано передати, він посилає сигнал мікросхемі контролера переривань, використовуючи певні проводу шини. Це крок другий. На третьому кроці якщо контролер переривань готовий до обробки переривань, то він подає сигнал на певний контакт ЦП, інформуючи його таким чином. На четвертому кроці контролер переривань вставляє номер пристрою на шину, щоб ЦП міг дізнатися, який пристрій завершило роботу.

ЦП може забороняти переривання і вирішувати їх пізніше. Поки переривання заборонені всі пристрої завершили роботу продовжують посилати свої сигнали. але робота ЦП не переривається до тих пір, поки переривання не будуть вирішені. Якщо роботу закінчують відразу кілька пристроїв, в той час коли переривання заборонені, контролер переривання вирішує яке з них має бути оброблено першим, грунтуючись на статичних пріоритетах призначених для кожного пристрою.

Через зростання і швидкодії ЦП і пам'яті, в систему додалися додаткові шини як для прискорення спілкування пристроїв ст-вив, так і для пересилання даних між ЦП і пам'яттю. Внаслідок цієї еволюції обчислювальна система виглядає так:

ЛШ- Локальна Шина

У цій системі 8 шин, кожна зі своєю швидкістю передачі даних і своїми функціями. В ОС для управління комп'ютером повинні знаходиться відомості про всіх цих шинах. (ISA - Industry Standard Architecture; PCI - Peripheral Component Interconnect).

Шина ISA працює на частоті 8,33 МГц і може передавати 2 байта за такт з максимальною скоростью16,67 Мб / с.

Шина PCI працює на частоті 66 МГц і передає по 8 байт за такт з максимальною швидкістю 528Мб / с.

Більшість високочастотних пристроїв ст-вив використовують шину PCI. ЦП по ЛК передає дані мікросхемі PCI-моста, - який в свою чергу звертається до пам'яті по виділеній шині, часто працює на частоті 100 МГц.

Система Pentium має КЕШ першого рівня L1 вбудований в процесор і набагато більше КЕШ другого рівня L2, підключений до процесора окремій ШК. У систему входять 3 спеціальних шини IDE, USB і SCSI. IDE служить для приєднання периферійних пристроїв до системи (CD-ROM). USB (Universal Serial Bus) служить для приєднання до комп'ютера повільних пристроїв ст-вив, таких як клавіатура, миша, принтер і т.д. USB - це централізована шина по якій головне пристрій кожну мілісекунду опитує пристрій ст-вив. Вона може управляти завантаженням даних зі швидкістю 1,5Мб / с. Всі USB використовують один драйвер, тому немає необхідності встановлювати драйвер для нового USB, тобто вони приєднуються до системи без її перезавантаження. SCSI - (Small Computer System Interface) це високопродуктивна шина, застосовувана для швидких дисків, сканерів та ін. Пристроїв, які потребують значної пропускної здатності, її продуктивність 160 Мб / с. Шина SCSI використовується в системах Макінтош, популярна в UNIX-системах і деяких системах на базі Intel.

При вивченні ОС в них прийнято виділяти наступні частини:

1. процесор
2. управління пам'яттю
3. Захист інформації і безпека
4. Планування і управління ресурсами
5. структура системи

В основному розвиток сучасних ОС також відбувається за цими напрямками. Кожне з цих напрямків можна охарактеризувати набором абстрактних принципів, розроблених для вирішення складних прикладних програм.

Поняття процесу відносяться до одного з основоположних в ОС. Існує багато визначень терміну процес в тому числі:

1. Виконується прикладна програма користувача
2. Примірник програми, що виконується на комп'ютері
3. Об'єкт, який можна индетифицировать і виконувати на процесорі
4. Одиниця активності, яку можна охарактеризувати єдиним ланцюжком послідовних дій, поточним станом та пов'язаних з нею набором системних ресурсів.

Як поняття процес є певним типом абстракції, і звичайно треба дотримуватися наступного неформального визначення.

Послідовний процес (задача) - виконання окремої програми і її дані на послідовному процесорі.

Як приклад можна назвати такі процеси:

1. Виконується прикладна програма користувача
2. утиліт
3. трансляція програм
4. Компонування, виконання

Визначення поняття процес має на меті виробити механізм розподілу і управління ресурсами. Поняття ресурс як і поняття процесу є основним при розгляді ОС. Термін ресурс застосовується до повторно використовуваних, відносно стабільним і часто недостатній об'єктом, які запитуються, використовуються і звільняються процесами в період їх активності, тобто ресурсом називається будь-який об'єкт, який може розподілятися всередині системи.

Подумки процес можна розділити на 3 компоненти:

1. програма, що виконується
2. Дані потрібні для роботи

Контекст поточну програму (execution context) або стан процесу (process state) включать в себе всю інформацію потрібну ОС для управління процесами і процесору для його виконання. Дані, що характеризують цей стан, включають в себе вміст різних регістрів процесора, таких як програмний лічильник і регістри даних, пріоритет процесу і відомості про те, чи знаходиться даний процес в стані очікування ст-вив.