سیستم های عامل-نگاه کلی به سخت افزار-2

با ادامه بخش “نگاه کلی به سخت افزار” درس “سیستم های عامل” با شما هستیم…

اعمال ریز پردازنده در یکی از چهار بخش زیر قرار دارد :

      1- پردازنده – حافظه

      2- پردازنده – ورودی / خروجی

      3- پردازش داده ها (محاسبات منطقی)

      4- کنترل

 پردازش یک وقفه :

      1- یک دستگاه ،یک علامت وقفه برای پردازنده میدهد.

      2- اجرای دستورالعمل جاری به پایان میرسد.

      3- پردازنده اعلام وصول وقفه می‏کند.

      4- محتوای ثبات (PSW) و pc را در بالای پشته کنترل قرار می‏دهد.

      5- پردازنده بر اساس وقفه مقدار pc جدید را قرار می‏دهد.

      6- باقی‏مانده اطّلاعات ،وضعیّت فرایند را ذخیره می‏کند.

      7- وقفه را پردازش می‏کند.

      8- بازیابی اطّلاعات ثبات‏هایی که قبلاً ذخیره شده‏اند.

      9- pc وpsw  قدیمی را دوباره پردازش می‏کند.

 

وقفه‏های چند گانه : (همزمانی چند وقفه)

دارای دو رویکرد :

      1- پردازش ردیفی وقفه : در هنگام وقوع یک وقفه بقیه وقفه‏ها از کار بیفتند تا کار آن تمام شود.

نکته منفی : اولویّت نسبی به حساب نمی‏آید.

      2- پردازش وقفه‏ی تو در تو : در صورتی که وقفه دیگری رخ داد واولویّت بالایی داشت ،به برنامه برگرداننده و وقفه اول متوقّف می‏شود.

 

چند برنامگی :

چون پردازنده نسبت به قسمت‏های دیگر سریع‏تر است ،برای استفاده‏ی حداکثر از آن ،می‏توان در یک زمان چند برنامه از کاربر فعال باشد.

تعریف چند برنامگی : چند برنامه برای اجرا نوبت بگیرند.

توضیحات درباره نمودار فوق :

با حرکت به سطوح پایین‏تر این سلسله مراتب :

الف: کاهش هزینه در هر بیت

ب: افزایش ظرفیّت

ج: افزایش زمان دسترسی

د: کاهش تعداد دفعات دسترسی پردازنده به حافظه

 

ثبات‏ها : سریع‏ترین و گران‏ترین و کوچک‏ترین و نا پایدار هستند.

حافظه اصلی : دارای آدرس یکتا و نا پایدار هستند.  با حافظه پنهان توسعه داده می‏شوند.

حافظه پنهان :  قابل روئیت برای کاربران نیست و ناپایدار است.

   – این حافظه به دو صورت کارایی را افزایش می دهد :

      1- نوشتن‏های روی دیسک ،دسته‏بندی می‏شوند.

      2- بعضی از داده‏ها قبل از نوشتن ،به وسیله‏ی برنامه‏هایی مورد مراجعه قرار می‏گیرند.

نقش حافظه نهان :

   – ارائه سریع‏ترین حافظه موجودى

   – حافظه ای بزرگ از انوع ارزان‏ترین حافظه‏های نیمه هادی

   – حاوی بخشی از حافظه اصلی است.

 

اصول حافظه پنهان :

نحوه عملکرد :

ابتدا بررسی می‏شود که آیا کلمه در حافظه وجود دارد یا خیر ؟

   – اگر خیر بود ،یک بلوک را اخیتار کرده و در آن قرار داده می‏شود.

   – اگر بله بود ،به پردازش تحویل داده می‏شود.

 

طراحی حافظه پنهان :

نکات کلیدی :

اندازه حافظه پنهان : با وجود اندازه کوچک تاثیر زیاد دارد.

اندازه بلوک : واحدی از داده‏هاست ،كه بین حافظه اصلی و پنهان مبادله می‏شوند.

تابع نگاشت : هنگام فراخوانی بلوک جدید پدید می‏آید.

الگوریتم تعویض : بلوكی كه باید عوض شود را انتخاب می‏كند.(هنگام تعویض ؛وهمچنین باید دقت شود که کمترین استفاده در آینده را داشته باشد.)

سیاست نوشتن : زمان انجام عمل نوشتن را مشخص می‏کند.

 

روش‏های انتقال ورودی / خروجی

سه روش زیر وجود دارد :

      1- ورودی / خروجی برنامه سازی شده

      2- ورودی / خروجی مبتنی بر وقفه

      3- دسترسی مستقیم به حافظه (DBA)

 

ورودی / خروجی برنامه سازی شده :

هنگام مواجهه با دستورالعمل ،ورودی / خروجی صادر می‏شود.

عمل درخواست شده را انجام داده و بیت‏های مناسب از ثبات ذکر شده را مقدار گذاری می‏کند.

مسئول استخراج داده‏ها از حافظه به دستگاه خروجی است.

مسئول ذخیره سازی داده‏ها در حافظه اصلی است.

 

گروه‏های دستورالعمل‏های ورودی / خروجی :

      1- کنترل : دستورالعمل‏ها برای فعال کردن دستگاه خارجی

      2- آزمون : بررسی مؤلّفه‏های ورودی و خروجی

      3- خواندن / نوشتن : دستورالعمل‏هایی برای انتقال داده‏ها ،بین ثبات‏های پردازنده و دستگاه‏های خارجی

 

ورودی / خروجی مبتنی بر مؤلّفه :

      1- ابتدا یک READ به مؤلّفه ورودی / خروجی می‏دهد.

      2- سپس متن مورد نظر را ذخیره می‏کند.

      3- پس از آماده شدن مؤلّفه ورودی / خروجی  ،به پردازنده وقفه می‏دهد.

      4- بنابراین متنی که فرمان READ را صادر کرده ،بار گذاری شده و اجرا می‏شود.

 

دسترسی مستقیم به حافظه :

      1- دسترسی مستقیم به حافظه ،به وسیله‏ی مؤلّفه دیگری ،روی گذرگاه سيستم انجام شود.

      2- دسترسی مستقیم بر حافظه به عهده یک مؤلّفه ورودی / خروجی گذاشته شود.