5-Ma’ruza. Operatsion tizim arxitekturasi (yadro, buyruqlar protsessori, kiritish-chiqarish tizimi, fayl tizimi), ko’protsessorli ishlov berish, paketli ishlov berish funktsiyalashtirish

COM portlari (communication ports) – turli xil kommunikatsiya qurilmalarini bog’lash uchun port, masalan, modem qurilmasi. COM port standartining eski nomi RS-232. 10-15 yil oldin kompyuterlarda sichqoncha ko'pincha COM portiga ulangan (hozir USB orqali ulanadi). COM port ulagichlari ikkita formatga ega - "katta" (25 pinli) va "kichik" (9 pinli). Zamonaviy kompyuterlarda COM portlari yo'q, ammo operatsion tizim odatiga ko'ra tizimdagi virtual COM portlarini hosil qiladi, masalan, Bluetooth orqali o'zaro bog’lanishda virtual COM portlar hosil qilib olinadi. COM porti ketma-ket (serial port) port deb ham ataladi, chunki OT va drayverlar nuqtai nazaridan COM porti ketma-ket belgilar qurilmasi hisoblanadi.
LPT (line printer) yoki parallel port - qalin kabel va katta ulagichga ega bo'lgan printer yoki skanerni ulash uchun mo’ljallangan eskirgan port turi. Printerlar va skanerlarning barcha yangi modellari USB portlari orqali ishlaydi. Biroq, LPT-port ulagichi bir-biriga mos kelmaydigan bir nechta modifikatsiyaga ega. LPT portining noqulayligi shundaki, u avval OTni qayta yuklashni va printerni o'chirishni talab qiladi va shundan keyingina kompyuterga ulanadi, aks holda printer yoki kompyuter ishlamay qolishi mumkin. LPT-portni ishlatish uchun Setup da EPP – Extended Parallel Port rejimidan foydalaniladi.
SCSI (Small Computer System Interface) portlari va SCSI qurilmalar -  keng polosali tashqi qurilmalarni bog’lash uchun qo’llaniladigan adapter, port va interfeys. Masalan, qattiq disk, CD-ROM / DVD-ROM, skanerlar va boshq. SCSI portlari va qurilmalaridan foydalanish 1980-yillarda Sun firmasi tomonidan tavsiya etilgan. SCSI standartining xarakterli qulayliklaridan biri, bitta SCSI-portda bir nechta SCSI-qurilmalar zanjirini (10 tagacha) ulash mumkin, bu qurilmalarning har biri yagona SCSI ID – ga ega bo’lib, SCSI-qurilmaning orqa paneliga o’rnatilgan 0 dan 9 gacha oraliqdagi sonli qiymatlarga ega bo’ladi. Masalan, skanerning SCSI ID raqami odatda 4 ga teng. Zanjirning bir uchida boshqaruvchi (kontroller)ga ega bo'lgan SCSI porti, boshqa uchida terminator mavjud - qurilmaning orqa panelidagi kalit, SCSI zanjirining oxiri belgisi sifatida ma'lum bir joyga o'rnatiladi. Ikkinchisidan tashqari har bir qurilma keyingi SCSI qurilmasiga maxsus kabel orqali ulangan. SCSI ulagichi LPT port ulagichiga o'xshaydi, lekin ulanishning yanada ishonchliligi uchun uning yon tomonlarida maxsus metall ushlagichlar ("panjalar") mavjud. SCSI-ning afzalligi, ulanish zanjirlaridan foydalanish imkoniyatidan tashqari, uning tezligi va ishonchliligidadir. SCSI ning dastlabki modellarida ma'lumotlar almashinuv tezligi sekundiga 10-12 megabitgacha bo'lgan, hozirda - sekundiga 240-250 megabit. Bir nechta SCSI standartlari mavjud (shu jumladan Wide SCSI, Ultra Wide SCSI), afsuski, ulagichlar jihatidan mos kelmaydi.
VGA (Video Graphic Adapter)  port - monitor (displey)ni bog’lash uchun qo’llaniladi, grafik kontroller (protsessor) bilan boshqariladi.
IEEE 1394 (FireWire) – raqamli fotoapparat va videokameralarni ulash portlari. Ulagich kengligi 3-5 mm (ikkita standarti mavjud). Port dupleks rejimida ishlaydi, ya’ni nafaqat kaferadan ma’lumotlarni kompyuterga o’tkazish, balki kaferaning o’zini ishga tushirish ham mumkin.
HDMI (High Definition Multimedia Interface) porti va interfeysi. Bu komp’yuterga televizor va boshqa video qurilmalarni ulash uchun ishlatiladi. HDMI porti USB portiga o’xshash.
Bluetooth – kompyuterga simsiz (radioaloqa yordamida) bog’lanishni ta’minlovchi qurilma. Bu portning qulayligi shundaki, komp’yuterga ulangan qurilma bilan boshqa xonaga o’tganda ham, 10-15 metr masofada (Bluetooth 2.0) ham ulanish uzilib qolmaydi. Portning yangi standarti Bluetooth 3.0 200-250 metrda ham ulanishni ta’minlab beradi. Odatda zamonaviy komp’yuterlar o’rnatilgan Bluetooth qurilmalariga ega bo’ladi yoki USB port orqali ulanadigan Bluetooth adapterini ulash imkonini beradi. Bluetooth kamchiligi nisbatan ma’lumotlarni uzatish tezligi juda past.
Infraqizil port (IrDA) – mobil qurilmalar bilan noutbuklar yoki ikkita noutbukning ulanishini ta’minlovchi infraqizil bog’lanish porti. IrDA portning noqulayligi – bu port bilan bog’lanish 20-30 sm oraliqni tashkil qiladi. Ma’lumotlarni uzatish tezligi sekundiga 10-12 megabit.
Shuningdek, kompyuterlar tarmoq qurilmalar – portlar va adapterlarga ega. Bu qurilmalar kompyuterni lokal tarmoqqa bog’lanishini ta’minlab beradi.
Kompyuter tizimlarini funktsiyalari
Texnik nuqtai nazardan tavsiflangan modulli yondashuvning afzalligi shundaki, markaziy protsessor, xotira va tashqi qurilmalar parallel ravishda ishlashi mumkin. Har bir qurilmaning ishlashi maxsus kontroller tomonidan boshqariladi. Agar kiritish-chiqarishni bajarish zarur bo'lsa, markaziy protsessor uzilishni hosil qiladi, natijada operatsion tizim chaqiriladi, o'z navbatida, uzilishga javoban, qurilma drayveri mos ravishda ishga tushiriladi, uning kontrollerini faollashtiradi. Har bir qurilma kontrollerida mahalliy (lokal) bufer - kompyuter va qurilma o'rtasida ma'lumot almashish uchun ixtisoslashgan xotira mavjud. Kontroller qurilmaga murojaat qilishi uchun markaziy protsessor (aniqrog'i, MP da ishlaydigan qurilma drayveri) avval tezkor xotiraning belgilangan joyidan qurilmaning buferiga ma'lumot yuborishi kerak. Bundan keyin, qurilma kontrolleri allaqachon buferdan qurilmaning o'ziga ma'lumot chiqarishni amalga oshiradi (masalan, uni qattiq diskning belgilangan maydoniga yozadi). Ma’lumot almashishi tugallanishi bilan kontroller tizimli shina bo’ylab uzilish (interrupt) signalini hosil qiladi, shu bilan protsessorga operatsiya tugallanganligi haqida xabar beriladi. Ko'p sonli ma'lumotlarning takroriy uzatilishining oldini olish uchun zamonaviy kompyuterlarda tezkor xotiraga to’g’ridan-to’g’ri kirishga ega bo’lgan kontrollerlar -DMA (Direct Memory Access) dan foydalaniladi. Bunday kontrollerlar qurilma bilan ma’lumot almashinishda o'zining ixtisoslashgan xotirasidan emas, balki to'g'ridan-to'g'ri almashish buferi joylashgan tasodifiy kirish xotirasidan foydalanadi.
Uzilishlarni qayta ishlash
Operatsion tizimni uzilishni boshqaruvchi (interrupt - driven program) dastur sifatida qarash mumkin. Markaziy protsessorning uzilishi boshqaruvni xuddi shunday uzilishlarni qayta ishlovchi – OTning qismi hisoblangan qism dasturga uzatadi. Ko’pgina kompyuterlarda bu mexanizm uzilish vektori (interrupt vector) – tezkor xotiradagi rezident massiv orqali amalga oshiriladi, bu vektor tartib raqamlari bilan mavjud bo'lgan uzilishlarni qayta ishlash qism dasturlari (OT modullari)ning manzillarini saqlaydi. Interruptga ishlov berishda OT apparat uzilishlari va to'xtatilgan buyruqning manzilini saqlab qoladi. Hisoblash qayta tiklanganda to'xtatilgan buyruqning bajarilishi amalga oshiriladi.
Shubhasiz, uzilishni qayta ishlash vaqtida o’z navbatida boshqa uzilish paydo bo’lishi mumkin. Bunday holda, yangi kiruvchi uzilish kechiktiriladi (disabled) va u haqidagi ma'lumotlar uzilishlar navbati - barcha paydo bo'lgan uzilishlarni ketma-ket qayta ishlashni ta'minlaydigan OT strukturasiga saqlab qo’yiladi.
Hisoblashlar paytida oshkormas holatda qurilmalar tomonidan hosil qilinadigan uchilishlardan (masalan, tezkor xotirada sahifaning yetarli bo’lmasligi) tashqari, protsessorning maxsus komandasi bilan dasturlanadigan uzilishlar (trap, so’zma-so’z tuzoq), masalan, xatolik yuz berganda dasturda aniqlanadigan uzilishlar ham bo’lishi mumkin. Bunday uzilishlar hosil bo’lganda ham OT qismi bo’lgan uzilishlarni qayta ishlovchi umumiy mexanizm ishga tushadi. Shunday qilib, tor ma’noda OT ni uzilishlarni qayta ishlovchi dasturlar to’plami sifatida qarash mumkin.
Uzilish vaqtida OT protsessor holatini – registrlar qiymati va komandalar hisoblagichi qiymati (program counter – PC) – uzilgan komandalar manzilini saqlab qoladi. Operatsion tizimdagi uzilishni qayta ishlovchisi ob'ekt kodi segmentining mazmuni bo’yicha qanday uzilish sodir bo'lganligini va uni qayta ishlash uchun qanday choralar ko'rilishini belgilaydi. Mumkin bo'lgan uzilishlar orasida, turli xil xatolarni tuzatish bilan bir qatorda, taymer uzilishlari (aniq kvant vaqt mobaynida davriy uzilishlar), qurilmalar so'rovi (polling - operatsion tizimning barcha portlar va tashqi qurilmalar holatini vaqti-vaqti bilan tekshirib turishi) uchun mo'ljallangan uzilishlar ham mavjud, vaqt o'tishi bilan o'zgarishi mumkin bo'lgan qurilmalar: USB portga flesh xotira ulangan, printer chop qilishni tugullagan va bo’shatilgan va boshqalar. OT tizimni qayta sozlashni amalga oshiradi va qurilmalar haqida ma'lumotlarini saqlaydigan tizimli jadvallarini yangilaydi.
Kiritish-chiqarish arxitekturasi
3-rasmda protsessorning kiritish-chiqarishni bajaruvchi uzilishning vaqtinchalik diagrammasi tasvirlangan.