рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Прерывания

Прерывания - раздел Информатика, Экономики, статистики и информатики Прерывания – Механизм, Позволяющий Координировать Параллельное Функц...

Прерывания – механизм, позволяющий координировать параллельное

функционирование отдельных устройств вычислительной системы и реагировать на

особые ситуации, возникающие при работе процессора. Прерывания – принудительная

передача управления от выполняемой программы к системе, происходящее при

возникновении определенного события.

Основная цель введения прерываний – реализация асинхронного режима работы и

распараллеливание работы отдельных устройств вычислительного комплекса.

Механизм прерываний реализуется аппаратно-программным способом. Прерывание

всегда влечет за собой изменение порядка выполнения команд процессором.

Механизм обработки прерываний включает следующие шаги:

1) установление факта прерывания и его идентификация;

2) запоминание состояния прерванного процесса (счетчика команд,

содержимого регистров процессора, спецификации режима и др.);

3) аппаратная передача управления подпрограмме обработки прерываний;

4) сохранение информации о прерванной программе, которую не удалось

сохранить на шаге 2 с помощью действий аппаратуры, иногда большого

объема информации;

5) обработка прерываний;

6) восстановление информации, относящейся к прерванному процессу;

7) возврат в прерванную программу.

Шаги 1 – 3 реализуются аппаратно, а шаги 4 –7 программно.

Главные функции механизма прерываний:

- распознавание или классификация прерываний;

- передача управления на обработку прерываний;

- корректное возвращение к прерванной программе.

Прерывания, возникающие при работе вычислительной системы, можно разделить

на два основных класса:

- внешние (асинхронные);

- внутренние (синхронные).

Внешние прерываниявызываются асинхронными событиями, которые происходят

вне прерываемого процесса, например:

- прерывания от таймера;

- прерывания от внешнего устройства (прерывания по вводу/выводу);

- прерывания по нарушению питания;

- прерывания с пульта оператора вычислительной системы;

- прерывания от другого процессора или другой вычислительной системы.

Внутренние прерываниявызываются событиями, которые связаны с работой

процессора и являются синхронными с его операциями, например:

- нарушение адресации;

- наличие в поле адреса несуществующей инструкции;

- деление на нуль;

- переполнение или исчезновение порядка;

- ошибка четности;

- ошибка в работе различных аппаратных устройств.

Собственно программные прерывания происходят по соответствующей команде

прерывания, то есть по этой команде процессор производит те же действия, что и при

обычных внутренних прерываниях. Данный механизм введен для того, чтобы

переключение на системные программные модули происходило не как переход в

подпрограмму, а как обычное прерывание. Этим обеспечивается автоматическое

переключение процессора в привилегированный режим с возможностью выполнения

всех команд.

Сигналы, вызывающие прерывания, формируются в процессоре или вне его, они

могут возникнуть одновременно. Выбор одного их них происходит на основе

приоритетов, установленных для каждого их них. Наивысшим приоритетом обладают

прерывания от схем контроля процессора. Учет приоритетов может быть встроен в

технические средства или может определяться операционной системой. Программно-

аппаратное управление порядком обработки сигналов прерывания позволяет применять

различные дисциплины обслуживания прерываний.

Распределение прерываний по уровню приоритета (от низкого к высокому):

- программные прерывания;

- прерывания от внешних устройств: терминалов;

- прерывания от внешних устройств: сетевого оборудования;

- прерывания от внешних устройств: магнитных дисков;

- прерывания от системного таймера;

- прерывания от средств контроля процессора.

Процессор может обладать средствами защиты от прерываний:

- отключение системы прерываний;

- маскирование (запрет) отдельных видов прерываний.

Программное управление средствами защиты от прерываний позволяет ОС

регулировать обработку сигналов прерывания:

- обрабатывать сразу при поступлении;

- откладывать обработку на некоторое время;

- полностью игнорировать.

Обычно операция прерывания выполняется только после завершения выполнения

текущей команды.

Сигналы прерывания возникают в произвольные моменты времени, поэтому к

моменту обработки может накопиться несколько сигналов. Сигналам прерывания

присваиваются приоритеты, в первую очередь обрабатывается сигнал с более высоким

приоритетом.

Программное управление специальными регистрами маски (маскирование сигналов

прерывания) позволяет реализовать различные дисциплины обслуживания:

- с относительными приоритетами, обслуживание не прерывается даже при

наличии запросов с более высоким приоритетом. В программе обслуживания

данного запроса следует наложить маски на все остальные сигналы

прерывания или просто отключить систему прерываний;

- с абсолютными приоритетами, обслуживается прерывание с наибольшим

приоритетом. В программе обслуживания прерываний следует наложить маски

на сигналы прерывания с более низким приоритетом. Возможно

многоуровневое прерывание, то есть прерывание программы обработки

прерывания, число уровней меняется и зависит от приоритета запроса;

- по принципу стека(последним пришел – первым обслужен), запросы с более

низким приоритетом могут прервать обработку прерывания с более высоким

приоритетом. В программе обслуживания прерываний не следует накладывать

маски ни на один сигнал прерывания и отключать систему прерываний.

Управление ходом выполнения задач со стороны ОС заключается:

- в организации реакций на прерывание;

- в организации обмена информацией;

- в предоставлении необходимых ресурсов;

- в динамике выполнения задачи;

- в организации сервиса.

Причины прерываний определяет ОС (супервизор прерываний) и выполняет

действия, необходимые при данном прерывании и в данной ситуации.

При появлении запроса на прерывание система прерываний идентифицирует сигнал

и, если прерывание разрешено, управление передается на соответствующую

подпрограмму обработки прерываний.

Подпрограмма обработки прерываний состоит их трех секций:

1) отключение прерываний, сохранение контекста прерванной

программы, установка режима работы системы прерываний;

2) собственно тело программы обработки прерываний;

3) восстановление контекста прерванной ранее программы, установка

прежнего режима работы системы прерываний.

1-я и 3-я секции подпрограммы обработки прерываний – служебные, сохраняют и

восстанавливают контекст задач. Поскольку эти действия необходимо выполнять

практически в каждой подпрограмме обработки прерывания, во многих ОС первые

секции подпрограмм обработки прерываний выделяются в специальный системный

модуль – супервизор прерываний.

Супервизор прерываний выполняет следующие действия:

- сохраняет в дескрипторе текущей задачи рабочие регистры процессора,

определяющие контекст прерванной задачи;

- определяет программу, обслуживающую текущий запрос на прерывание;

- устанавливает необходимый режим обработки пребывания;

- передает управление подпрограмме обработки прерывания.

После выполнения подпрограммы обработки прерывания управление передается

супервизору в модуль управления диспетчеризацией задач. Диспетчер задач производит:

- выбор готовой к выполнению задачи (в соответствии с дисциплиной

обслуживания)

- восстановление контекста задачи;

- установка прежнего режима работы системы прерываний;

- передачу управления выбранной задаче.

Из подпрограммы обработки прерывания нет возврата непосредственно в

прерванную программу. Если бы контекст прерванной задачи сохранялся в стеке, а не в

дескрипторе задачи, то не было бы возможности гибко выбирать на обслуживание

задачу, после завершения подпрограммы обработки прерывания.

В конкретных процессорах и ОС могут быть изменения и дополнения к

рассмотренной дисциплине обслуживания u1087 прерываний.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Экономики, статистики и информатики

Московский государственный университет... Экономики статистики и информатики... Институт quot Московская высшая банковская школа quot...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Прерывания

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Москва 2002 г.
УДК681.3.06 Головина О.С., Кондратьев В.К. Операционные системы и оболочки. /Моск. гос. ун-т экономики, статистики и информатики. – М., 2002. – 108 с.

Понятие операционной среды
Назначение операционной системы: - управление вычислительными процессами в вычислительной системе; - распределение ресурсов вычислительной системы между различными вычисл

Понятие вычислительного процесса и ресурса
Последовательный процесс («задача») – выполнение отдельной программы с ее данными на последовательном процессоре. Процессор имеет два аспекта: - носитель данных; - исполн

Динамика состояния процесса
Процесс может находиться: - в активном состоянии, может участвовать в конкуренции за использование ресурсов вычислительной системы; - в пассивном

Реализация понятия последовательного процесса в ОС
Чтобы ОС могла управлять процессами, она должна располагать полной информацией о них. Для этого на каждый процесс заводится специальная информационная структура, называемая

Процессы и треды
Для реализации «мультизадачности» было введено понятие «легковесных» процессов, которые в настоящее время получили названия потокиили треды(нити).

Основные виды ресурсов
Одним из важнейших ресурсов является сам процессор, точнее процессорное время. Имеется множество методов разделения этого ресурса.

Вычислениями и самой вычислительной системой.
ОС разделяют по назначению: - ОС общего назначения; - ОС специально назначения. ОС специального назначения подразделяются на следующие: - для

Вопросы к главе 1
1) В чем заключается различие u1087 понятий процесс и задача? 2) Для чего каждая задача получает дескриптор? Какие поля содержатся в дескрипторе? Что такое контекст задачи?

Управление задачами и памятью в операционных системах
Оперативная память – это важнейший ресурс любой вычислительной системы, поскольку без нее, как и без центрального процессора, невозможно выполнение ни одной программы. Память явля

Стратегия планирования
Стратегия планирования (краткосрочное планирование, диспетчеризация) определяет, какие процессы планируются на выполнение для того, чтобы достигнуть поставленной цели. Стратегий п

Дисциплины диспетчеризации
Диспетчеризация связана с понятием задачи (потока). Если ОС не поддерживает механизма потоков, то понятие задачи можно заменить на понятие процесса. Известно большое количество пр

Вытесняющие и не вытесняющие алгоритмы диспетчеризации
Диспетчеризация без перераспределения процессорного времени, то есть не вытесняющая многозадачность– это такой способ диспетчеризации процессов, при

Качество диспетчеризации и гарантии обслуживания
Одна из проблем при выборе дисциплины обслуживания – гарантия обслуживания. При некоторых дисциплинах обслуживания, например, с абсолютными приоритетами, низкоприоритетные задачи

Диспетчеризация задач с использованием динамических приоритетов
При выполнении программ может случиться ситуация, когда одна или несколько задач не могут быть выполнены в течение значительного времени из-за высокой нагрузки в вычислительной си

Пространство
Программист обращается к памяти с помощью некоторого набора логических имен. Имена переменных и входных точек модулей составляют область имен. Физическая памятьпр

Вопросы к главе 2
1) Какие дисциплины диспетчеризации вы знаете? 2) Что такое гарантия обслуживания? 3) Опишите механизмы диспетчеризации. В чем их различия? 4) Что такое виртуальный адрес

Функции файловой системы ОС и иерархия данных
Файл– набор данных, организованных в виде совокупности записей одинаковой структуры. Файловая система– это набор спецификаций и соответствующее им

Файловая система FAT
Аббревиатура FAT (file allocation table) означает «таблица размещения файлов». Этот термин относится к линейной табличной структуре со сведениями о файлах – именами файлов, их атр

Файловая система FAT32
FAT32 является полностью независимой 32-разрядной файловой системой и содержит многочисленные усовершенствования и дополнения по сравнению с FAT16. Принципиальное отличие FAT32

Файловая система NTFS
Файловая система NTFS (New Technology File System) содержит ряд значительных усовершенствований и изменений, существенно отличающих ее от других файловых систем. С точки зрения по

Файловая система s5 операционной системы UNIX System V
Файловая система s5 занимает слайс диска и состоит из трех основных компонентов: - суперблок; - массив индексных дескрипторов; - блоки данных.

Вопросы к главе 3
1) Почему создание подсистемы ввода/вывода считается одной из самых сложных областей проектирования операционных систем? 2) Почему операции ввода/вывода объявляются привилегирован

Параллелизм, который достигается использованием нескольких процессоров
и/или многозадачного подхода. Примеры систем реального времени: - системы управления атомными электростанциями;

Основных функций ОС и обычно не применяются для приложений;
- переменного приоритета (от 0 до 15) – определяет процессорный приоритет приложения; приоритет 0 – для бесстраничного системного потока.

Регистрации предоставляется виртуальный процессор, в котором есть все необходимые
ресурсы: - процессор (карусельная диспетчеризация RR, динамические приоритеты); - память; - устройства;

Границы других областей;
- i-список, состоящий из описаний файлов, называемых i-узлами; - область для хранения содержимого файлов. Каждый i-узел содержит:

Если необходима двухсторонняя связь, следует создать две очереди.
Работа с очередями сообщений имеет много отличий от работы с конвейерами: - очереди сообщений предоставляют возможность использовать u1085 несколько

Исполнение;
- в открывшемся окне приложения выбрать пункт меню Подключение; - ввести IP-адрес удаленной UNIX-системы (например, 192.168.2.19); - уста

Вся регистрационная информация о пользователях системы хранится в файле
/etc/passwd. Структура и назначение полей файла /etc/passwd: - регистрационное имя; - не используется;

В тех случаях, когда истек минимальный срок действия пароля, с помощью
команды passwd можно изменить пароль: $ passwd Setting password for user: dko30102 Old password:

Успехом позволяет просмотр как предыдущей, так и последующей страницы текста.
Формат команды следующий: pg имя_файла [ имя_файла . . . ] На подсказку (:) в нижней части экрана можно ответить:

В режиме ввода текста вводимые с клавиатуры символы поступают во временный
файл – буфер редактирования. При этом введенные символы появляются на экране. В этом режиме выполняются четыре функции: - вставки (наприм

Если файл существует, то на экране отобразится начало текста файла.
Для того чтобы выводилась информация ___________об установленном режиме, необходимо перейти в командный режим (нажать клавишу <Esc>) и ввести: :set

Система ввода и вывода
Команды и утилиты операционной системы Unix вводятся с клавиатуры, а результаты их выполнения выводятся на дисплей терминала, которые часто называют стандартными устройствами ввод

Программы и процессы
Обычно программойназывают исполняемый файл, хранящийся на устройстве внешней памяти. Программы могут быть пользовательскими или системными, т.е. находящимися в со

Интерпретатор командного языка
Интерпретатор shell - это программа, которая позволяет вам связываться с операционной системой. Shell считывает команды, которые вы вводите, и интерпретирует их как запросы на вып

Выполнение, остановка и повторный запуск процессов
В этом подразделе описывается: - как запустить команду в определенное время с помощью команд batch и at; - как получить информацию о состоянии процесса; - как завершить а

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги