Основы операционных систем 5

Обработка информации – выполнение команд процессора над данными, находящимися в

делается?

Курс «Алгоритмы и алгоритмические языки»
Часть II этого курса
Тема этой лекции

– количество линий в шине

адресной шине выставить сигналы для адреса памяти
На шине данных выставить

взаимно однозначно отображаются на линейное адресное пространство памяти.
Устройства I/O:
Пространственно разнесены

I/O

I/O

I/O

Порты i/o

взаимно однозначно отображаются на линейное адресное пространство памяти.
Устройства I/O:
Пространственно разнесены

отображенный в адресное пространство ввода-вывода
На адресной шине выставить сигналы для

память завершает операцию записи
Занесение информации в порт часто инициализирует реальное

Что делать после получения информации через порт и как предоставить информацию для чтения из порта определяют контроллеры устройств

через порты
Могут существовать два адресных пространства: пространство памяти и пространство

only)
Биты кода команды
Биты режима работы
Бит готовности команды

Регистр выходных данных
(read only)

Регистр

занятости == 1
Процессор
Запись кода команды в порт регистра управления
Запись данных в

Запись бита готовности
команды в порт регистра управления

Установить бит занятости

Анализ кода команды
Инициализация операции вывода

После завершения операции – сбросить бит готовности команды

Выставить значение бита ошибки и сбросить бит занятости

Контроллер

Чтение из порта регистра состояния

пока бит занятости == 1

Polling или опрос устройств

на линии прерываний
Сохраняет часть регистров
Передает управление по заранее определенному адресу
Обрабатывает

I/O

Память

I/O

на линии прерываний
Сохраняет часть регистров
Передает управление по заранее определенному адресу
Обрабатывает

I/O

Память

Шина прерываний

Контроллер прерываний

I/O

между выполнением команд
Сохраняется часть контекста перед выполнением следующей команды
Не связаны

Обнаруживаются во время выполнения команды
Сохраняется часть контекста перед выполнением текущей команды
Связаны с работой процессора, но непредсказуемы

Происходят в результате выполнения команды
Сохраняется часть контекста перед выполнением следующей команды
Связаны с работой процессора и предсказуемы

программируется
После получения сигнала от устройства I/O запрашивает у процессора управление

I/O

Память

Контроллер прерываний

Процессор

Контроллер DMA

I/O

Канал DMA

до нескольких Гигабайтов в секунду)
Возможность использования несколькими процессами параллельно
Запоминание выведенной

ядра ОС и пользовательские процессы

(магнитные и оптические диски и ленты и т.д.)
Сетевые устройства (сетевые

– get
Вывести символ – put
Прочитать блок – read

Выполнить произвольную команду – ioctl
(Ре)инициализировать драйвер и устройство – open
Временно завершить работу с устройством – close
Остановить работу драйвера – stop
Опросить состояние устройства – poll

кэширование входных и выходных данных
Осуществление spooling’а и монопольного захвата внешних

из состояния исполнение в состояние ожидание. После выполнения операций ввода-вывода

объемы данных, которые могут быть приняты или переданы участниками обмена

Буфер – область памяти для запоминания информации при обмене данными между устройствами, процессами или между устройством и процессом

Причины буферизации в базовой подсистеме ввода-вывода

и для ее промежуточного хранения. Кэш применяется для ускорения доступа

Кэш (cache) – область быстрой памяти, содержащая копию данных, расположенных где-либо в более медленной памяти, предназначенная для ускорения работы вычислительной системы

Разница между кэшем и буфером

или выходные данные для устройства, на котором следует избегать чередования

Способы использования неразделяемых устройств

кода ОС
Восстановление контекста
Выполнение кода пользователя
Выполнение кода пользователя

устранения возможных ошибок.
Определение процесса, ожидающего этого прерывания. Перевод его из

Действия операционной системы

Обработка прерываний и ошибок

Действия по обработке прерывания и компенсации ошибок могут быть частично делегированы драйверу устройства – функция intr в интерфейсе драйвера

освобождения устройства необходимо принять решение: какой из запросов в очереди

Для блокирующихся и асинхронных системных вызовов

Планирование запросов

Действия по планированию запросов могут быть частично или полностью делегированы драйверу устройства – функция strategy в интерфейсе драйвера

дорожки
номером сектора
Параметр планирование – время, необходимое для выполнения запроса.
Время выполнения

Единственным параметром запроса остается seek time – время пропорциональное разнице между номером цилиндра в запросе и номером текущего цилиндра

67, 55, 14, 31, 7, 84, 10
Текущий цилиндр – 63
Алгоритмы

Алгоритм FCFS (First Come First Served)

Всего перемещение на 329 цилиндров
Алгоритм SSTF ( Short Seek Time First)

Всего перемещение на 141 цилиндр

63 -> 23

-> 67

-> 55

-> 31

-> 14

-> 07

-> 84

-> 10

63 -> 67

-> 55

-> 31

-> 14

-> 23

-> 10

-> 07

-> 84

67, 55, 14, 31, 7, 84, 10
Текущий цилиндр – 63
Алгоритмы

Алгоритм SCAN

Всего перемещение на 147 цилиндров
Алгоритм LOOK

Всего перемещение на 133 цилиндра
Алгоритм C-SCAN

Алгоритм C-LOOK

63 -> 55

-> 31

-> 23

-> 10

-> 14

-> 07

-> 67

-> 84

63 -> 55

-> 31

-> 23

-> 10

-> 14

-> 07

-> 67

-> 84

-> 0

63 -> 55

-> 31

-> 23

-> 10

-> 14

-> 07

-> 84

->67

63 -> 55

-> 31

-> 23

-> 10

-> 14

-> 07

-> 84

-> 67

-> 0

-> 99