سیستم های عامل-نگاه کلی به سخت افزار

قصد داریم تا خلاصه ای از فصل های مختلف درس سیستم های عامل رشته مهندسی کامپیوتر را برای شما قرار دهیم.

در اینجا، بخش اول فصل اول این درس با نام “نگاه کلی به سخت افزار” را برای شما آماده کرده ایم …

نگاه کلّی به سخت افزار :

چهارعناصر اصلی سخت افزار:

   1- پردازنده (cpu) : کنترل و پردازش داده ها

   2- حافظه‏ی اصلی : ذخیره داده ها و برنامه ها ،نا پایدار

   3- مؤلّفه‏های ورودی و خروجی : انتقال داده ها بین کامپیوتر و محیط خارجی

   4- اتّصالات داخلی سیستم : جهت ارتباط بین سه مؤلفه دیگر

 

واحد پردازش مرکزی processing unit control

 واحد پردازش مرکزی

• PC : حاوی دستورالعملی که باید واکشی شود.
• IR : ثبات دستورالعمل حاوی آخرین دستور العمل واکشی شده.
• MIR : ثبات آدرس حافظه ،محل خواندن و نوشتن را مشخص می‏کند.
• MBR : ثبات میانگیر حافظه ،در برگیرنده داده‏ای است که قرار است خوانده یا نوشته شود.
• I/O AR : ثبات آدرس ورودی – خروجی ،مشخص کردن یک دستگاه ورودی یا خروجی خاص.
• I/O BR : ثبات میانگیر ورودی – خروجی ،برای تبادل داده بین پردازنده و مؤلفه ورودی – خروجی.

 

ثبات‏های پردازنده :

حافظه سریع‏تر وکوچک‏تر از حافظه اصلی است که در داخل پردازنده قرار گرفته است.

دو وظیفه آن :

   1- مراجعه به حافظه اصلی را به حداقل می رساند. (قابل رؤیت هستند.)

   2- کنترل عملیات پردازنده (ثبات کنترل و وضعیّت ؛اغلب قابل رؤیت نیستند.)

 

حافظه :
شامل مجموعه‏ای از محل‏هایی است ،که حاوی یک عدد دودویی است.

 

مؤلّفه‏ی ورودی – خروجی :

داده‏ی میانگیر داخلی است. (جهت نگهداری داده‏ها تا زمان انتقال)

 

ثبات قابل رؤیت برای کاربرد :

ثباتی است که برنامه نویس می‏تواند به وسیله دستورالعمل‏های ماشین به آن‏ها مراجعه کند.

   1- ثبات‏های داده : برنامه ساز می‏تواند به بعضی توابع نسبت دهد.

   2- ثبات‏های آدرس : حاوی آدرس داده و دستورالعمل‏ها می‏باشد.

   3- ثبات کد وضعیت : بیت‏هایی هستند که به عنوان  نتیجه عمل‏ها توسط سخت افزار مقدار گذاری می‏شوند. (بخش‏هایی از آن برای کاربر قابل رؤیت نیست.)

 

ثبات‏های آدرس :

   1- ثبات شاخص (X + مقدار پایه = آدرس موثر)

   2- ثبات اشاره‏گر قطعه : حافظه به قطعاتی تقسیم شده و یک ثبات برای نگهداری آدرس پایه (محل شروع) قطعه استفاده می‏شود. ممکن است چند ثبات آدرس پایه وجود داشته باشد.

   3- ثبات اشاره‏گر پشته : ثباتی خاص ،جهت اشاره به بالای پشته در حافظه اصلی.

 

ثبات‏های کنترل وضعیت :

      – این ثبات قابل رؤیت برای کاربر نیست.

      – برای کنترل عمل پردازنده به کار می‏روند.

ثبات کلمه وضعیت (PSW) : حاوی اطّلاعات وضعیت می‏باشد.

علاوه بر کد وضعیت ،شامل اطّلاعات ذیل نیز می‏باشد :

      – بیت فعّال و غیر فعّال کردن وقفه

      – بیت حالت کاربر / سرپرست

تخصیص چند صد يا هزارکلمه ازابتدای حافظه برای مقاصد كنترلی متداول است.

 

چرخه دستورالعمل :

   1- چرخه واکشی : یک دستور را از حافظه می‏خواند.

   2- چرخه دستورالعمل : اجرای دستورالعمل واكشی شده

      – ثباتpc  آدرس حافظه که با بیتی واکشی شده را نشان می‏دهد.

      – واکشی دستورالعمل به ثبات IR

      – معمولا پردازنده پس از واکشی دستورالعمل یک واحد به PC اضافه می‏کند.

      – ثبات IR : دارای 4 بیت ،که بیت اول عمل و سه بیت دیگر آدرس حافظه را مشخص می‏کند.

      – کد عمل : عملی را که با بیت پردازنده انجام بدهد را نشان می دهد.

وقفه : راهکاری است که به وسیله آن ،دستورالعملی توسط پردازنده و پس از انجام عمل دیگر به روند عادی خود باز گردد.

 

رایج‏ترین وقفه‏ها :

   1- برنامه : وقفه‏ای است که در بعضی شرایط خاص یک دستورالعمل رخ می‏دهد مثل سر ریز ،تقسیم بر صفر.

   2- زمان سنج : وقفه‏ای که توسط زمان سنج داخلی پردازنده تولید می‏شود.

   3- ورودی / خروجی : این وقفه به وسیله‏ی کنترل کننده ورودی وخروجی ایجاد می‏شود.

   4- نقص سخت افزار : این وقفه با سخت افزار تولید می‏شود.

در صورت تمایل میتوانید درخواست خود را مبنی بر ادامه دادن این مجموعه ،و قرار دادن فصل‏های دیگر ،برای ما ارسال کنید.