А-процесс А

В-процесс В

2-индекс процесса

3-PC счётчик команд

4-базовый регистр

5-граничный регистр

На рис. Показан пример реализации процесса. Два процесса А и В находятся в различных областях основной памяти. Каждому процессу отведён блок памяти, в к-ом создаётся код программы, данные и информация о состоянии процесса. Каждый процесс заносится в список процессов, к-ый создаётся и поддерживается OC. Часть этого списка, соответствующая определённому процессу, содержит указатель размещения этого процесса в памяти. В регистре индекса процесса содержится индекс выполняющегося в текущий момент времени процесса, идентифицирующий его в списке процессов. Содержимое команд (PC) указывает на очередную инструкцию, к-ую нужно выполнить. Базовый и граничный регистры задают область памяти, занимаемую процессом. В базовый регистр заносится адрес начальной ячейки памяти, а в граничный- её размер в байтах.

Содержимое програмного счётчика и всех ссылок на данные отсчитывается от значения базового регистра. По своей величине эти ссылки не могут превосходить значения граничного регистра. Регистр индекса процесса показывает, что выполняется процесс В, до этого выполняется процесс А, но он временно прерван. Содержимое всех регистров в момент прекращения этого процесса записано в виде данных о состоянии процесса. Впоследствии ОС сможет к выполнению процесса А. При этом будет сохранён контекст выполнения процесса В и восстановлен контекст процесса А. Когда в програмный счётчик загрузится значение, указывающее на область кода, программа процесса Аавтоматически возобновиться выполнение этого процесса. Таким образом процесс реализируется в виде структуры данных. Он может выполнятьсяили находиться в состоянии ожидания. Состояние процесса в каждый момент времени заносится в специально отведённую область данных. Использование структуры позволяет развить мощные методы координации и взаимодействия процесса. Расширяя и добавляя данные о состоянии процесса доп. информации можно разработать новые возможности ОС. В обычных ОС общего назначения процес может находиться в активном и пассивном состоянии.

В активном состоянии процесс участвует в конкуренции за исп-ие ресурса выч системы, а в пассивном- он только известен системе, но в конкуренции не участвует. В свою очередь активный процесс м/б в одном из следующих состояний:

1. Выполнение - все затребованные процессом ресурсы выделены. В этом состоянии в каждый момент времени может находиться только один процесс (В однопроцессорной выч системе)

2. Готовность к выполнению - ресурсы м/б предоставлены, тогда процесс перейдёт в состояние выполнения

3. Блокирование или ожидание - затребованные ресурсы не м/б предоставлены или не завершена операция вв/выв.

В большенстве ОС последнее состояние подразделяется на мн-во состояний ожиданий, соответствующих определённому виду ресурсов из-за отсутствия которого процесс переходит в заблокированное состояние.

В обычных ОС процесс появляется при запуске какой-нибудь программы ОС пораждает для нового процесса соответствующий дескриптор процесса и процесс начинает выполняться. Поэтому пассивного состоянияне существует. В ОС реального времени уже заранее бывает известен состав программ которые должны выполняться. Известны и многие их параметры которые необходимо учитывать при распределении ресурса. Например: объём памяти, приоритет, средняя длительность выполнения, открываемые файлы, исп-ые устройства и т. д. Поэтому для них заранее заводят дискрипторы процесса, чтобы в последствии не тратить время на организацию дискрипторов таким образом в ОСРВ многие процессы находятся в состоянии бездействия.

Процесс состояния бездействия может перейти в состояние готовности в следующих случаях:

1. По команде оператора.

2. При выборе из очереди планировщиком.

3. По вызову из другой задачи. Один процесс может создать, инециировать, приостановить, уничтожить другой процесс.

4. По прерыванию от внешнего инециативного устройства. (Сигнал о завершении некоторого события может запускать соответствующий процесс).

5. При наступлении запланированного времени запуска программ.

Последние два способа запуска характерны для ОСРВ (реал. времени).

Из состояния выполнения процесс может выйти по одной из следующих причин:

1)Процесс завершается, при этом он передаёт управление ОС и сообщает о своём завершении.

2)Процесс переводится ОС в состояние готовности к выполнению в связи с появлением более приоритетной задачи и в связи с окончанием выделенного ему кванта времени.

3)процесс блокируется (переводится в состояние ожидания) либо в силу невозможности предоставить ему ресурс, запрошенный в настоящий момент. При наступлении соответствующего события (завершилась операция вв/выв, освободился затребованный ресурс в опер. памяти, загружена необходимая страница виртуальной памяти и т. д.) процесс деблокируется и переводится в состояние готовности к исполнению. Таким образом движущей силой, меняющей состояние процесса является событие. Один из ост. видов- прерывание.

Для того чтобы ОС могла управлять процессами, она должна распологать необходимой для этого информацией. С этой целью на каждый процесс заводится специальная специальная информационная структур, называемая диструктором процесса. (описатель задачи, блок управления задачей) Деструктор содержит следующую информацию:

1. Идентификатор процесса (Process Identificator (ID))

2. Тип или класс процесса, который определяет для ОС некоторые правила предоставления ресурсов.

3. Приоритет процесса. В соответствии с которым ОС предоставляет ресурсы В рамках одного класса процессов в первую очередь обслуживается более приоритетный процесс.

4. Переменную состояния, которая определяет в каком состоянии находится процесс (готов кработе, состояние выполнения, ожидание устройства ввода/вывода и т. д.)

5. Защищённую область памяти в которой хранится текущее значение регистров процессора, если прерывается не закончив работу. Эта информация называется контекстом процесса(задачи).

6. Информацию о ресурсах, которыми процесс владеет и имеет право пользоваться (указатели на открытые файлы, инфа о независимых операциях вв/выв и т. т.)

7. Место памяти или адрес этого места для организации общения с другими процессами.

8. Параметры времени запуска. (момент времени, когда процессор должен активизироваться и периодичность этой операции).

Дескрипторы процесса постоянно находятся в опер. памяти, чтобы ускорить работу ОС, которая организует их в списки (очереди) и отображает изменение состояния процесса, перемещением соответствующего дескриптора из одного списка в другой. В некоторых ОС количество дескрипторов определяется жёстко и заранее на этапе генерации варианта ОС или в конфигурационном файле, который исполняется при загрузке ОС. В других ОС по мере необходимости система выделяет участки памяти под новые дескрипторы.

Для аппаратной поддержки работы ОС с дескрипторами задач процессора реализованы соответствующие механизмы. Например процессора intel (i80*86) имеется специальный регистр Task Register (TR) указывающий местонахождение сигмента состояния задачи Task State Segment (TSS) в котором при переключении с процесса на процесс автоматически сохраняется содержимое регистров процессора.

ПОТОКИ

Концепцию процесса можно охарактеризовать двумя параметрами:

1. Владение ресурсами.

Процесс включает виртуальное адресное пространство в котором содержится образ процесса и время от времени может владеть такими ресурсами, как основная память, устройство вв/выв, файлы. ОС выполняет защитные функции предотвращая нежелательные взаимодействия процессов.

2. Планирование и выполнение.

Выполнение процесса осуществляется путём выполнения кода программы при этом выполнение процесса может чередоваться с выполнением других процессов. Таким образом процесс имеет такие параметры как состояние и текущий приоритет, в соответствии с которым ОС осуществляет его планирование и диспетчеризацию.

В большинстве ОС эти две характеристики являются сущностью процесса. Однако они являются независимыми и ОС может рассматривать их отдельно друг от друга. Чтобы различать эти две характеристики единицу диспетчеризации называют потоком (термин нить, волокно), а единицу владения ресурсами – процессом или задачей. Многопоточностью называется способность ОС поддерживать в рамках одного процесса выполнение нескольких потоков.

Традиционный подход, при котором каждый процесс представляет собой единый поток выполнения называется однопоточным. Например MS-DOS.

В однопоточной модели процесса, в его представление входит управляющий блок этого процесса и пользовательского адресного пространства, а также стеки ядра и пользователя, с помощью которого осуществляются вызовы процедур и возвраты из них при выполнении процесса, когда выполнение процесса прерывается, содержимое регистра процессора сохраняе-тся в памяти, в много-пользовательской сре-де с каждым процесс-сом также связан уп-равляющий блок и адресное прост-ранство, но теперь для каждого потока соз-даются свои отдельные стеки, а также свой уп-равляющий блок, в котором содержатся значения регистра, приоритет и другая информация о сос-тоянии потока.

Таким образом все потоки процесса разделены между собой состоянием и ресурсами этого процесса, они нахо-дятся в одном и том же адресном пространстве и имеют доступ к од-ним и тем же данным. Если один поток изме-няет в памяти какие-то данные, то другой поток, во время этого доступа к этим данным, может отследить эти изменения. Если один поток открывает файл с правом чтения, то другие потоки данного процесса могут читать данные из этого файла. Основные преимущества использования потоков:1)создание нового потока в уже существующем процессе занимает меньше времени, чем создание нового процесса2) поток можно завершить быстрее чем процесс3)переключение потоков в рамках одного и того же процесса происходит быстрее4)при использовании потока повышается эффективность обмена информацией между двумя выполняющимися программами. В большинстве о.с. обмен между независимыми процессами происходит с участием ядра, в функции которого входит обеспечение защиты и механизма необходимого для осуществления обмена. Однако благодаря тому, что различные потоки одного и того же процесса используют одну и ту же область памяти и одни и те же файлы, они могут обмениваться информаций без участия ядра.

Таким образом если приложение или функцию надо реализовать в виде набора взаимосвязанных модулей, намного эффективнее реализовать ее в виде потока, чем в виде набора отдельных процессов. Пример программы, где удачно применяются потоки является файловый сервер. При получении каждого нового файлового запроса программа, управляющая файлами, порождает новый поток, из-за того, что серверам приходится обрабатывать очень большое количество запросов за короткий промежуток, будут создаваться и удалятся много потоков. Если такая серверная программа работает на многопроцессорной машине, то на разных процессорах в рамках одного процесса могут одновременно выполнятся несколько потоков, кроме того из-за того, что процессы или потоки файлового сервера должны использовать совместно данные из файлов, рациональнее использовать потоки и общую область памяти, а не процессы и обмен сообщениями. Потоковая конструкция процессов полезна и на однопроцессорных машинах, так как она помогает упростить структуру программы, выполняющую несколько логически различных функций.

Реальные и защищенные режимы работы процессора.

Первые микропроцессоры фирмы INTEL предназначались для работы в однозадачном режиме, то есть

специальных аппаратных средств для поддержки надежности и эффективных мультипрограммных о.с. в них не было. Поэтому для совместимости с однопроцессорными компьютерами в последних версиях микропроцессорах была реализована возможность использовать их в двухпроцессорном режимах: реальном и защищенном.Защищенный режим означает, что параллельное вычисление защищено аппаратно-програмными средствами. При работе микропроцессора в реальном режиме обращение к памяти с возможным адресным пространством в одном мегабайт, осуществляется посредством механизма сегментной адресации. Этот механизм был использован для увеличения количества разрядов, участвующих в образовании ячеек памяти с 16 до 20, тем самым увеличения объема памяти. Для определения физического адреса команды, содержимое сегментного регистра умножают на 16, за счет добавления СП-рава 4 нулей, после чего к полученному значению прибавляют содержимое указателя команды, получим 20-и битное значение, которое и позволяет указать любой байт из количества, равного 2²⁰.

В защищенном режиме определение физии-ческого адреса осущ-ествляется испол-ьзованием сегментных механизмов для орган-изации виртуальной памяти. При этом адр-есат задается 32-битн-ым значением, кроме того возможна стран-ичная трансляция адресов с 32-битного значения. При работе в защищенном режиме, который по умолчанию предполагает 32-битный код, возможно использование двоичных команд, созданных для работы в 16-битном режиме. Для этого введем режим виртуальной машины и 20-битные адреса реального режима, которые транслируются с помощью страничного механизма в 32-битное значение защищенного режима.

Защита адресногопространства задач.

Для возможности создания надежных мультипрограммных о.с. в процессорах семейства i80x86 имеются несколько механизмов защиты: это и разделение адресных пространств задач и введение уровней привилегий для сегментов кода и сегмента данных, все это позволяет обеспечить как защиту задач друг то друга, так и защиту самой о.с. от прикладных задач, защиту одной части о.с. от других ее компонентов, защиту самих задач от своих ошибок. Защита адресного пространства задач осуществляется за счет того, что каждая задача имеет свое собственное локальное адресное пространство. О.с. должна корректно манипулировать дескрипторами таблиц.

Сами таблицы дескрипторов относятся к адресному пространству о.с. и имеют соответствующие привилегии доступа, исправлять их, задачи не могут. Для организации взаимодействия задач имеющих разные виртуальные пространства надо иметь общее адресное пространство, и здесь для обеспечения защиты самой о.с. используется механизм защиты сегментов с помощью уровней привилегий.

Уровни привилегий для защиты адресного пространства задач.

Для того, чтобы запретить пользователю задач модифицировать область памяти, принадлежащую о.с. надо иметь специальные средства, одного разграничения адресного пространства через механизм сегментов мало, так как можно указывать различное значение адреса начала сегмента и тем самым получать доступ к чужим сегментам, то есть надо в явном виде разграничивать системные сегменты от сегментов пользователя. этому были введены два режима процессора: пользовательский и ядра. В режиме ядра программа может выполнять все действия и иметь доступ по любым адресам в пользовательском режиме существует ограничения, чтобы обнаруживать и пресекать запрещенные действия, перехватывать их и передавая их управление ядру о.с., в пользовательском режиме запрещается выполнение команды ввода-вывода и некоторые других, чтобы гарантировать, что только о.с. выполняет эти операции, то есть эти два режима имеют разные уровни привилегий. Микропроцессоры i80x86 имеют 4 уровня привилегий, часто уровни привилегий называются кольцами защиты, так как это помогает объяснить принцип действия самого механизма. Для указания уровня привилегий используются два вида, поэтому код 00 обозначает самый высший уровень, а 11 низший. Самый высший уровень привилегий предназначен для ядра о.с., низкий-прикладных задач.Промежуточные уровни привилегий введены для большей свободы системных программистов в организации надежных вычислений при создании о.с. Предполагается, что уровень с кодом 1 может быть использован для систем сервиса-программ, обслуживающих аппаратуру, работу с портами вводавывода. Уровень привилегий с кодом 2 может быть использован для создания пользовательских интерфейсов, систем управления базами данных, то есть для реализации специальных системных функций, которые по отношению к ядру о.с. ведут себя как обычные приложения. На практике используются только два уровня:0 и 3.

Таким образом, режим ядра для микропроцессора i80*86 соответствует выполнению кода с уровнем привилегии 0 (PL0). Именно уровень привилегий задач определяет, какие команды в них можно использовать, какое подмножество сегментов или страниц в их адресном пространстве они могут обрабатывать.

Основными системными объектами, которыми манипулирует процессор в защищенном режиме, являются дескрипторы. Дескрипторы сегментов содержат информацию об уровне привилегий соответствующего сегмента кода или данных.

Способы организации виртуальной памяти.

Методы распределения памяти, при которых задаче не может предоставляться смежная область, называют разрывными. Выделение оперативной памяти фрагментами требует для своей реализации аппаратной поддержки – нужно иметь относительную адресацию. Если указывать адрес начала текущего фрагмента программы и величину смещения относительно этого начального адреса, то можно указать нужную команду, т.е. виртуальный адрес, состоящий из двух полей. Программист может либо сам разбивать программу на фрагменты либо сделать это с помощью системы программирования.

Сегментный способ организации виртуальной памяти.

Естественным способом разбиения программы на части является её разбиение на логические фрагменты - сегменты. Обычно сегментом является модуль или совокупность программных модулей. Логическое обращение к элементам программы будет означать указание имени сегмента, и смещения относительно его начала. Каждый сегмент, размещенный в памяти, имеет информационную структуру – дескриптор сегмента. Операционная система строит для каждого выполняемого процесса таблицу дескрипторов сегмента и при размещении каждого из сегментов в ОЗУ или внешней памяти в дескрипторе отмечается его текущее местоположение. Для этого используется бит присутствия. В поле «Адрес» диспетчер памяти записывает адрес физической памяти, с которого начинается сегмент, а в поле «Длина сегмента» его размер в байтах. Это поле используется для того, чтобы избежать наложения сегментов друг на друга и для того, чтобы контролировать, не обращается ли подзадача за пределы текущего сегмента (если это так то генерируется прерывание). Если сегмент находится во внешней памяти, то поля адреса и длины используются для указания адреса сегмента в координатах внешней памяти. В дескрипторе сегмента также содержатся данные о его типе (код или данные), права доступа, отметка об обращениях к сегменту. При передаче управления следующей задаче операционная система заносит в соответствующий регистр микропроцессора адрес таблицы дескрипторов сегментов этой задачи. Сама таблица дескрипторов сегмента также является сегментом данных, которые обрабатываются диспетчером памяти.

Страничный способ организации виртуальной памяти.

Способ разрывного размещения задач в памяти при котором все фрагменты задачи одинакового размера кратного степени двойки называется страничным, а фрагменты страницами. В этом случае память разбивается на физические страницы (кадры, фреймы). А программа разбивается на виртуальные страницы. Часть виртуальных страниц размещается в ОЗУ, а часть во внешней памяти. Место на жестком диске, где размещаются виртуальные страницы называют файлом подкачки или страничным файлом (SWAP-файл). Чтобы подчеркнуть, что записи этого файла-страницы замещают друг друга в ОЗУ в некоторых операционных системах виртуальные страницы располагаются не в файле, а в специальном разделе диска.

Физический адрес ячейки памяти определяется парой (P_p, i), а виртуальный (P_v, i). P_v – номер виртуальной страницы, P_p – номер физической страницы, а I – номер ячейки (индекс) внутри страницы. Для отображения виртуального адресного пространства на физическую память для каждой задачи необходимо иметь таблицы страниц для трансляции адресных пространств. Для описания каждой страницы диспетчер памяти операционной системы заводит соответствующий дескриптор. По номеру виртуальной страницы в таблице дескрипторов текущей задачи находится соответствующий элемент (дескриптор). Если бит присутствия равен единице, то данная страница находится в ОЗУ и в дескрипторе находится номер физической страницы, отведенной под данную виртуальную страницу.

Защита страничной памяти основана на контроле уровня доступа каждой страницы. Существующие уровни доступа: только чтения, чтение и запись, только выполнение. Каждая страница снабжается соответствующим кодом. При обращении к виртуальной странице отсутствующей в физической памяти возникает прерывание и управление передается диспетчеру памяти, который должен найти свободное место. Если свободной страницы нет, то диспетчер памяти, по одной из дисциплин замещения определит страницу подлежащую расформированию или сохранению во внешней памяти. На её место он разместит виртуальную страницу к которой было обращение из задачи. Диспетчер памяти выбирает для замещения ту страницу, на которую не было ссылки на протяжении наиболее длительного периода времени.

Дисциплина замещения – Least Recently Used связывает с каждой страницей время последнего её использования.

В Windows 2000 она называется FIFO. Страничный механизм приводит к тому, что без специальных аппаратных средств он существенно замедляет работу вычислительной системы. Поэтому обычно используют кэширование страничных дескрипторов. В микропроцессоре i80*86 используется кэш на 32 страничных дескриптора. Поскольку размер страницы в этих микропроцессорах 4Кб, то возможно быстрое обращение к 128Кб памяти.

Основным достоинством страничной организации является минимально возможная фрагментация, поскольку на каждую задачу может приходится по одной незаполненной странице.

Недостатки:

1) Накладные расходы, т.е. таблицы страниц нужно размещать в памяти и их нужно обрабатывать.

2) Программы разбиваются на страницы случайно без учета логических взаимосвязей имеющихся в коде программы. Поэтому межстраничные переходы осуществляются чаще нежели межсегментные и трудно организовать разделение программных модулей между выполняющимися программами.

Чтобы избежать второго недостатка сохранив достоинства страничного способа распределения памяти был предложен сегментно-страничный способ организации виртуальной памяти.

Сегментно-страничный способ организации виртуальной памяти.

Для понимания защищенного режима работы необходимо знать основные регистры процессора i80*86.

EAX

AX

EIP

IP

EBX

BX

FLAGS

FLAGS

ECX

CX

EDX

DX

ESP

SP

EBP

BP

ESI

SI

EDI

DI

CS

Права доступа

Базовый адрес

Длина сегмента

SS

DS

ES

FS

GS

LDTR

TR

CR3

GTDR

CR2

IDTR

CR1

CR0

При каждом из сегментных регистров CS-GS изображены пунктиром скрытые от программистов, доступные только микропроцессору, 64 битовые регистры, в которые загружаются дескрипторы соответствующих сегментов. Регистр LDTR – регистр указатель на локальную таблицу сегментов текущей задачи, также имеет «теневой» 64 битовый регистр, в который микропроцессор заносит дескриптор указывающий на таблицу дескрипторов-сегментов задачи, описывающих её локальное виртуальное адресное пространство. Регистр - указатель задачи – TR (Task Register) указывает на дескриптор в глобальной таблице дескрипторов, чтобы получить доступ к дескриптору задачи Task State Segment – в информационной структуре для управления процессами (задачами).

Регистр Global Descriptor Table Register указывает на начальный адрес глобальной таблицы GDT регистров, содержащей дескрипторы общих сегментов.

Регистр IDTR содержит информация для доступа к таблице прерываний IDT. Управляющий регистр CR0 содержит целый ряд блоков которые управляют режимом работы микропроцессора. Самый младший бит этого регистра Protect Enable определяет режим работы. Если PE равен 0 – это реальный режим, если 1 – защищенный. Старший бит этого разряда Paging, определяет включен (PG=1) или нет (PG=0) режим страничного преобразования адресов. Регистр CR2 содержит адрес подпрограммы, которая вызывается, если происходит обращение к отсутствующей странице. Для выполнения эффективной и надежной работы вычислительной системы в!!! режиме необходимо выполнение двух требований:

1) наличие у каждого процесса собственного (локального) адресного пространства непересекающегося с адресными пространствами других задач

2) Наличие общего разделяемого адресного пространства, поэтому в микропроцессоре i80*86 реализован сегментный способ распределения памяти. Кроме этого, в этих микропроцессорах может быть и страничная организация памяти. Каждый сегмент описывается дескриптором сегмента в котором указывется базовый адрес сегмента, размер сегмента, права доступа и некоторая другая информация. Локальный адрес пространства процесса определяется через таблицу Local Descriptor Table.

Общее или глобальное адресное пространство определяется через другую таблицу Global Descriptor Table.

Заполнение этих таблиц и их модификацию осуществляет операционная система. При переключении микропроцессора в защищенный режим он совершенно иначе, чем в реальном режиме вычисляет физические адреса команд и операндов. Прежде всего содержимое сегментных регистров интерпретируется не как адрес начала сегмента, а как номер соответствующего сегмента. Поэтому сегментные регистры даже называются селекторами сегмента. При этом каждый сегментный регистр разбивается на три поля.

index (номер сегмента)			IT
									RPL

Поле индекса определяет номер сегмента в таблице дескрипторов. Поле индикатора в таблице сегментов (Table Index)(это бит с номером два) определяет общий это сегмент (0) или локальный (1). Это пространство описывает локальную таблицу дескрипторов IDT. Поле уровня привилегии – биты 0 и 1 указывают запрашиваемый уровень привилегии (Request Privilege Level). При своем запуске операционная система инициализирует GDTR. Этот регистр содержит начальный адрес глобальной таблицы дескрипторов и её размер. Для управления процессами операционная система имеет информационную структуру – дескриптор процесса. Часть дескриптора процесса, с которой работает микропроцессор называется сегментом состояния задачи (Task State Segment). В основном этот сегмент содержит контекст задачи. Процессор получает доступ к TSS с помощью регистра задачи TR. Регистр TR содержит индекс т.е. номер элемента глобальной таблицы дескрипторов сегмента TSS. Дескриптор заносится в теневую часть регистра. В одном из полей TSS находится указатель, т.е. селектор на локальную таблицу дескрипторов данной задачи. При переходе процессора с одной задачи на другую содержимое поля заносится микропроцессом в одноименный регистр. Линейный адрес команды определяется следующим образом – микропроцессор анализирует бит TI в селекторном регистре поля и в зависимости от его значения извлекает из глобальной либо локальной таблицы дескриптор сегментного кода с номером который равен содержимому поля индекс. Этот дескриптор заносится в теневую часть регистра CS. Микропроцессор сравнивает значения регистра EIP с полем размера сегмента, содержащегося в извлеченном сегменте и если смещение относительно начала сегмента не превышает размера сегмента, то значения EIP прибавляется к значению поля начала сегмента и получается искомый линейный адрес. Линейный адрес будет либо равен физическому (если страничное преобразование отключено), либо с помощью страничной трансляции преобразуется физический адрес. Если смещение из регистра EIP превышает размер сегментного кода, то это аварийная ситуация вызывает прерывание, и управление предается ядру операционной системы.

Адрес таблицы страниц

Для операционной системы

ОО

Dirty

Acces

OO

User/Ядро

Read/Write

Prescut

Дескриптор для описания страницы имеет следующий формат.

Прежде всего микропроцессор анализирует 0-ой бит. Если поле Prescut равно 0, то данная страница отсутствует в ОЗУ. Бит Dirty отмечает что данная страница модифицирована и её необходимо сохранить на винчестере при её замещении. Бит управления Access устанавливается в 1, если к данной странице установлен доступ. Этот бит используется для определения страницы которая будет замещаться.

Первый и второй биты используются для защиты памяти.

Основные понятия и концепции организации ввода/вывода.

По функциональному назначению внешние устройства подключаемы к компьютеру делятся на следующие категории:

1) Устройства внешней памяти:

a) Устройства памяти с произвольным доступом (дискеты, магнитные, оптические и магнитооптические диски) Direct Access Storage Device.

b) Устройства памяти с последовательным доступом (стримеры)

2) Сетевые и коммуникационные устройства (модем, сетевые адаптеры)

3) Устройства алфавитно-цифрового ввода/вывода (телетайпы, текстовые терминалы)

4) Устройства звукового ввода/вывода

5) Устройства графического ввода/вывода (сканер, плоттеры, видео кодеры)

6) Позиционные устройства ввода/вывода (дигитайзеры, световые перья, мыши)

7) Датчики и исполнительные устройства управляющих систем

Нередко в эту классификацию вводят ещё один уровень. Устройства ввода делят на пассивные (выдающие данные только по команде центрального процессора) и активные (могут порождать данные по своей инициативе – клавиатуры, мыши, сетевые адаптеры, таймеры и датчики управляющих устройств).

По отношению центрального процессора к выполняющейся на нем программе внешние устройства представляют собой набор специализированных ячеек памяти или регистров. Регистры устройств подключаются к шинам адреса и данных вычислительной системы. Внешнее устройство имеет адресный дешифратор. Если выставленный по шине адрес соответствует адресу одного из регистров устройства дешифратор подключает соответствующий регистр к шине данных. Таким образом регистры устройства получают адреса в физическом адресном пространстве микропроцессора

.

Существует два основных подхода к адресации этих режимов:

1) отдельные адресные пространства ввода/вывода

2) отображаемый в память ввод/вывод, когда память и регистры внешнего устройства размещаются в одном адресном пространстве

В первом случае для обращения к регистрам используется команды IN и OUT. Во втором случае могут использоваться любые команды работающие с операндами в памяти.

Дата добавления: 2014-01-06