O’rnatilgan tizim tushunchasi O’rnatilgan tizimlarni loyihalashtirish

Operatsion tizimda kiritish-chikarishning asosiy kontsepsiyalari

Ma’lumki, kiritish-chikarish hisoblanadi bir eng murakkab viloyatlar loyihalashtirish operatsionnыx tizimlarini, qaysida murakkab qo’llamoq umumiy yaqinlashish va qaysida izobiluyut xususiy usullar. haqiqatda, manba murakkabliklar hisoblanadi ulkan son tuzilishi kiritish-chiqarish turli-tuman tabiatni, qaysiki lozim qo’llab turmoq operatsion tartib. bunda oldida yaratuvchilar bilan operatsion sistemalar turadi juda ham murakkab vazifa — na faqat ta’minlash tez ta’sir qiladigan haydash qurulmalar bilan kiritish-chiqarish, lekin va yaratmoq qulay va samarali virtual interfeys tuzilishi kiritish-chiqarish, ruxsat etuvchi prikladnыm programmistam shunchaki schitыvatь yoki saqlamoq ma’lumotlar, ne e’tibor berib diqqat na o’ziga xos xususiyatini tuzilishi va muammolar taqsimlashga tuzilishi orasidagi vыpolnyayuщimisya vazifalar bilan. tartib kiritish-chiqarish, qobiliyatli birlashtirmoq v bir modellar keng spektr tuzilishi, lozim bo’lmoq universalьnoy. u lozim. 'chitыvatь ehtiyojlar mavjud tuzilishi, dan oddiy sichqonni qadar klaviatur, printerlarni, grafikli displeev, diskovыx to’plagichlar, kompakt-diskov va hatto tarmoqlar. boshqa tomondan, zarur ta’minlash kirish huquqi k ustroystvam kiritish-chiqarish uchun birtalay yondosh qilib vыpolnyayuщixsya masalalarini, buning ustiga shunday, uchun ular qanday mumkin kichikroq meshali do’stim do’stimga. shuning uchun eng eng muhim hisoblanadi keyingi asosiy qonun-qoida : har qanday operatsiyalar boshqarish bo’yicha vvodom-vыvodom e’lon qilinmoqda privilegirovannыmi va bo’lishi mumkin bajarilmoq faqat kod bilan o’ziga operatsion sistemalar. uchun ta’minlash shuning qat’iyatni v ko’pchilikda protsessorov hatto kiritiladi tartiblar foydalanuvchining va supervizora. co’nngi yana deb ataydilar privilegirovannыm tartib bilan, yoki tartib bilan yadroni. qanday qoida, v tartibda supervizora bajarish jamoalarni kiritish-chiqarish ruxsat etilgan, a v polьzovatelьskom tartibda — ta’qiqlanadi. murojaat k komandam kiritish-chiqarish v polьzovatelьskom tartibda chaqirayapti isklyuchenie1, va haydash orqali mexanizm prerыvaniy uzatiladi kodga operatsion sistemalar. garchi bo’lishi mumkin va ortiqroq murakkab chizmalar, v qaysilarni v qatorda xolatlarda polьzovatelьskim dasturlarga qila oladi bo’lmoq ruxsat etilgan bevosita bajarish jamoalarni kiritish-chiqarish. yana marta podcherknem, nima biz, avval hammasi bo’lib, gapiryapmiz to’g’risidagi mulьtiprogrammnыx operatsionnыx tizimlarda, uchun qaysilarni mavjud muammo taqsimlash manba’larni, va biri iz asosiy turlar manba’larni hisoblanadilar qurilmani kiritish-chiqarish va tegishli dasturiy ta’minot, yordamida qaysiki amalga oshirilyapti almashish ushbu orasidagi vneshnimi qurulmalar bilan va tezkor xotira bilan. bundan boshqa bo’linayotgan tuzilishi kiritish-chiqarish ( bular qurilmani yo’l qo’yadilar taqsimot yordami bilan mexanizmni kirish huquqini ) mavjud nerazdelyaemыe qurilmani. misollar bilan razdelyaemogo qurilmani bo’lishi mumkin xizmat qilmoq to’plagich na magnit disklarda, tuzilishi o’qish kompakt-diskov. bu qurilmani bilan to’g’ri ruxsat bilan. misollar nerazdelyaemыx tuzilishi — printer, to’plagich na magnit lentax. bu qurilmani bilan ketma ketlik ruxsat bilan. operatsion sistemalar shart boshqarmoq va temi, va boshqa, predostavlyaya imkoniyat yondosh qilib vыpolnyayuщimsya masalalarga ularni foydalanmoq. mumkin atamoq uch asosiy sabablar, qaysiki mumkin emas ruxsat bermoq har bir alohida ishlatuvchi dasturda murojaat qilish k tashqi ustroystvam bevosita.
Zarurlik ruxsat bermoq bo’lishi mumkin bo’lgan nizolar v ruxsatda k ustroystvam kiritish-chiqarish. masalan, qo’yaver ikkita yondosh qilib vыpolnyayuщiesya dasturlar urinyaptilar olib chiqmoq na nashr jaroyoni natijalar o’zining ishlar. agar ne oldindan nazarda tutmoq tashqi boshqarish qurilma bilan nashrda, unday bo’lsa v natijada biz qila olamiz olmoq mutlaqo nechitaemыy matn, chunki har bir dastur bo’ladi ahyon-ahyonda olib chiqmoq o’zimizning ma’lumotlar, peremejayuщiesya ma’lumotlari bilan dan boshqa dasturlar. yoki mumkin olmoq vaziyatni, qachon uchun bir dasturlar zarur o’qib chiqmoq ma’lumotlar bilan bittasini maydon magnitnogo diskni, a uchun boshqa yozib olmoq natijalar v boshqa maydon haligi bo’lsa to’plagichni. agar operatsiyalar kiritish-chiqarish ne bo’lishsa otslejivatьsya qanaqadur uchinchi ( tashqi ) protsessom-arbitrom, unday bo’lsa keyin pozitsionirovaniya magnit kichkina boshlar uchun birinchi vazifalar qila oladi shu yerda bo’lsa kelmoq og’zaki buyruq pozitsionirovaniya kichkina boshlar uchun ikkinchi vazifalar, va ikkala operatsiyalar kiritish-chiqarish ne qila olishadi vыpolnitьsya odob saqlab. istak oshirmoq samaradorlik foydalanish manba’larni kiritish-chiqarish. masalan, u to’plagichni na magnit disklarda vaqt arava kichkina boshlar o’qish / yozuvlar k kerakli yo’lakda va vaqt murojaat k ma’lum sektoru bo’lishi mumkin ancha ( qadar ming marta ) oshirib yubormoq vaqt jo’natishlar ma’lumotlar. V natijada, agar vazifalar navbat bilan murojaat qilyaptilar k tsilindram, ancha uzoqda otstoyaщim do’stim dan do’stimni, unday bo’lsa foydali ish, vыpolnyaemaya nakopitelem, qila oladi bo’lmoq jiddiy ravishda pasaygan. zarurlik qutqarmoq dasturlar kiritish-chiqarish dan xatolar. xatolar v dasturlarda kiritish-chiqarish bo’lishi mumkin keltirmoq k kraxu hamma hisoblash jarayonlar, chunki bir bo’lak operatsiyalar kiritish-chiqarish talab qilinadi o’ziga operatsion tizimda, qatorda operatsionnыx tizimlarini tartibli vvod-vыvod ega jiddiy ravishda ortiqroq baland imtiyozlar, ko’ra vvod-vыvod masalalarini foydalanuvchining. shuning uchun tartibli kod, boshqaruvchi operatsiyami kiritish-chiqarish, juda ham diqqat bilan otlajivaetsya va optimiziruetsya uchun oshirish ishonchliligida hisoblarni va samaradorlikni foydalanish uskunalar.
Demak, haydash vvodom-vыvodom amalga oshirilyapti komponentlarni operatsion sistemalar, qaysi tez-tez deb ataydilar supervizorom kiritish-chiqarish. Perechislim asosiy vazifalar, vozlagaemыe na supervizor.
Modul supervizora operatsion sistemalar, ba’zida deb ataladigan supervizorom masalalarini, oladi talablar dan amaliy masalalarini bajarish uchun ularni yoki boshqa operatsiyalar, shu jumladan na vvod-vыvod. bular talablar tekshirilmoqda na boadablik va, agar ular mos keladilar tasniflashlarga va saqlamaydilar xatolar, unday bo’lsa obrabatыvayutsya uzoqroq. aks xolda foydalanuvchiga ( masalada ) berilmoqda tegishli diagnostik xabar to’g’risidagi nedeystvitelьnosti ( nekorrektnosti ) rasmiy talabni.
Supervizor kiritish-chiqarish oladi talablar na vvod-vыvod dan supervizora masalalarini yoki dan dastur modullarni o’ziga operatsion sistemalar.
Supervizor kiritish-chiqarish chaqirayapti tegishli raspredeliteli kanallarni va kontrollerov, rejalashtiradi vvod-vыvod ( aniqlaydi navbat tartibi taqdim qilish tuzilishi kiritish-chiqarish masalalarga, zatrebovavshim bular qurilmani ). rasmiy talab na vvod-vыvod yoki shu yerda bo’lsa bajariladi, yoki qo’yiladi navbatga na bajarish.
Supervizor kiritish-chiqarish initsiiruet operatsiyalar kiritish-chiqarish ( xabar beradi haydash tegishli bo’lgan drayveram ) va holda boshqarish vvodom-vыvodom foydalanish bilan prerыvaniy taqdim etadi protsessor dispetcheru masalalarini anavi bilan, uchun topshirmoq uni birinchi masalada, stoyaщey v navbatlar bajarish uchun.
Yonida qabul qilib olishda signallar prerыvaniy dan tuzilishi kiritish-chiqarish supervizor identifitsiruet bular signallar ( sm. bo’lim " to’xtab qolish " v bobda 1 ) va xabar beradi haydash tegishli bo’lgan dasturlarga ilov berish prerыvaniy.
Supervizor kiritish-chiqarish amalga oshiradi ko’rsatuvni xabarlar haqidagi xatolarda, agar shundaylar ro’y beradi boshqaruv jarayonida operatsiyami kiritish-chiqarish.
Supervizor kiritish-chiqarish yuboryapti xabarlar to’g’risidagi oxirida operatsiyalar kiritish-chiqarish zaprosivshey mana shu operatsiyani masalada va yechyapti uni bilan holatidan kutish kiritish-chiqarish, agar vazifa kutardim tugatilishi operatsiyalar.
U holda, agar tuzilishi kiritish-chiqarish hisoblanadi initsiativnыm2, haydash tomonidan supervizora kiritish-chiqarish bo’ladi zaklyuchatьsya v faollashtirish tegishli hisoblash jarayon ( tarjima uni v ahvol tayyorlik bajarishga ).
SHunday qilib, amaliy dasturlar ( a umuman voqeada - hammasi obrabatыvayuщie dasturlar ) qila olishmaydi bevosita bog’lanmoq bilan qurulmalar bilan kiritish-chiqarish qat’iy nazar shuning uchun ham, v qaysi tartibda foydalaniladi bular qurilmani ( monopolьno yoki birgalikda ), lekin, o’rnatilib tegishli ahamiyat ko’rsatkichlar v rasmiy talabda na vvod-vыvod, aniqlovchilar talab qilinayotgan operatsiyani va miqdori potreblyaemыx manba’larni, murojaat qilyaptilar k supervizoru masalalarini. co’nngi xabar beradi haydash supervizoru kiritish-chiqarish, qaysi va zapuskaet kerakli bo’lgan mantiqiy va jismoniy operatsiyalar.
Yodga olingan balandroq rasmiy talab na kiritish chikarish qarz qanoatlantirmoq talablariga API toy operatsion sistemalar, muhitda qaysiga bajariladi ilova. ko’rsatkichlar, qaysiki ko’rsatiladi v rasmiy talablarda na vvod-vыvod, o’tadi na faqat v chaqiradigan posledovatelьnostyax, sozdavaemыx tasniflashlarga API, lekin va qanday ma’lumotlar, saqlanayotgan v tegishli tarmoq jadvallarda. hammasi ko’rsatkichlar, qaysiki bo’lishsa turmoq v vыzыvayuщey ketma-ketligida, taqdim etiladi kompilyatorom va aks ettiradilar talablar dasturchini, hamda doimiy ma’lumotlar haqidagi operatsion tizimda va arxitekturasi kompьyuterning v umuman olganda. o’zgaruvchilar ma’lumotlar to’g’risidagi hisoblaydigan tizimda ( uni tashqi ko’rinish, tarkib uskunalar, tarkib va o’ziga xos xususiyatlari tartibli dasturiy ta’minlash ) o’z ichiga olgan v maxsus tarmoq jadvallarda. Protsessoru, kanallarga to’g’ri kirish huquqini v xotira va kontrolleram zarur harakatni uzatib turmoq konkretnuyu dvoichnuyu ma’lumotni, yordamida qaysiga va amalga oshirilyapti haydash uskunalar bilan. ushbu aniq dvoichnaya ma’lumot v ko’rinishda kodlar va ma’lumotlar tez-tez tayyorlanmoqda yordamida preprotsessorov, lekin bir bo’lak uni saqlanmoqda v tarmoq jadvallarda.
Ma’lumki, bor ikki asosiy idora usuli kiritish-chiqarish : idora usuli ayrboshlash bilan oprosom tayyorlik qurilmani kiritish-chiqarish va idora usuli ayrboshlash bilan tuxtab-tuxtab . qo’yaver uchun soddalikni ko’rib chiqishga ushbu savollar haydash vvodom-vыvodom amalga oshiradi markaziy protsessor. mazkur holatda tez-tez gapirishyapti ish to’g’risida dasturiy kanalining ayrboshlash ushbu orasidagi vneshnimi qurilma bilan va tezkor xotira bilan ( farqi dan kanalining to’g’ri kirish huquqini xotiraga, yonida qaysiki haydash vvodom-vыvodom amalga oshiradi maxsus qo’shimcha uskuna ). demak, qo’yaver markaziy protsessor yuboryapti komandani qurilmaga boshqarish, trebuyuщuyu, uchun tuzilishi kiritish-chiqarish vыpolnilo ayrim harakat. masalan, agar biz upravlyaem diskovodom, unday bo’lsa bu bo’lishi mumkin og’zaki buyruq na chiroqni ketma-ket ulash dvigateli yoki og’zaki buyruq, bog’liq bilan pozitsionirovaniem magnit boshchalarni. tuzilishi boshqarish ijro etayapi komandani, transliruya signallar, tushunarli unga va markaziy qurilmaga, v signallar, tushunarli qurilmaga kiritish-chiqarish. keyin bajarishni og’zaki buyrqni tuzilishi kiritish-chiqarish ( yoki uni tuzilishi boshqarish ) beradi signal tayyorlik, qaysi xabar beryapti protsessoru to’g’risidagi jild, nima mumkin topshirmoq yangi komandani uchun davomini ayrboshlash ushbu. biroq modomiki tez ta’sir qilish qurilmani kiritish-chiqarish anchagina kichikroq tez ta’sir qilishni markaziy protsessorni ( ba’zan na bir qancha tartiblar ), unday bo’lsa signal tayyorlik to’g’ri keladi juda ham uzoq kutmoq, doimo oprashivaya tegishli chiziqni interfeys na borligi yoki yo’qlik kerakli signali. yubormoq yangi komandani, kutmasdan signali tayyorlik, soobщayuщego ijro haqida avvalgi og’zaki buyrqni, ma’nosiz. V tartibda so’roqnomaga tayyorlik drayver, boshqaruvchi jarayon bilan ayrboshlash ushbu bilan tashqi qurilma bilan, qanday marta va bajaradi v tsikle komandani " tekshirish borligi signali tayyorlik ". qadar ularni teshikchalar hozircha signal tayyorlik ne paydo bo’ladi, drayver hech narsa boshqasini ne qilyapti. yonida bu, tabiiy ravishda, neratsionalьno foydalaniladi vaqt markaziy protsessorni. ancha foydaliroq, vыdav komandani kiritish-chiqarish, na vaqt unutmoq haqidagi qurilmada kiritish-chiqarish va o’tmoq na bajarish boshqa dasturlar. A paydo bo’lish signali tayyorlik talqin qilmoq qanday rasmiy talab na to’xtab qolish dan qurilmani kiritish-chiqarish. xuddi bular signallar tayyorlik va hisoblanadilar signallar bilan rasmiy talabni na to’xtab qolish.
Idora usuli ayrboshlash bilan prerыvaniyami o’zining suti hisoblanadi tartib bilan asinxronnogo boshqarish. uchun haligi uchun yo’qotmaslik aloqa bilan qurilma bilan ( keyin berish protsessorom navbatdagi og’zaki buyrqni boshqaruvga obmenom ushbu va o’zgarishlar uni bajarish uchun boshqalar dasturlar ), bo’lishi mumkin yuritilgan sanash davrda, mobaynida qaysiki tuzilishi albatta bo’lishi kerak bajarmoq komandani va vыdatь-taki signal rasmiy talabni na to’xtab qolish. eng ko’p oraliq masofa davrda, mobaynida qaysiki tuzilishi kiritish-chiqarish yoki uni kontroller shart topshirmoq signal rasmiy talabni na to’xtab qolish, tez-tez deb ataydilar o’rnatish bilan taym-auta. agar bu vaqt isteklo keyin berish qurilmaga navbatdagi og’zaki buyrqni, a tuzilishi shunday va ne otvetilo, unday bo’lsa qilinyapti xulosa o’sha haqida, nima aloqa bilan qurilma bilan poteryana va boshqarmoq ularga kattaroq yo’q imkoniyatlar. foydalanuvchi va / yoki vazifa olishyapti tegishli diagnostik xabar.
Drayverlar, ishlayotganlar tartibida prerыvaniy, taqdim etadilar o’zi bilan murakkab majmua dastur modullarni va bo’lishi mumkin ega bo’lmoq bir qancha sektsiyalarda : sektsiyu ishga tushirishda, bitta yoki bir qancha sektsiyalarda davomini va sektsiyu tugatilishi. bo’lim ishga tushirishda initsiiruet operatsiyani kiritish-chiqarish. ushbu bo’lim yurg’izib yuborilyapti uchun ulanish qurilmani kiritish-chiqarish yoki shunchaki uchun initsializatsii navbatdagi operatsiyalar kiritish-chiqarish.
Bo’lim davomini ( ularni bo’lishi mumkin bir qancha, agar algoritm boshqarish obmenom ushbu murakkab, va talab qilinadi bir qancha prerыvaniy uchun bajarishni bir mantiqiy operatsiyalar ) amalga oshiradi asosiy ishni ko’rsatuv bo’yicha ma’lumotlar. bo’lim davomini, aslida gapirib, va hisoblanadi asosiy obrabotchikom to’xtab qolish. modomiki foydalanilayotgan interfeys qila oladi talab qilmoq uchun boshqarish vvodom-vыvodom bir qancha posledovatelьnostey boshqaruvchilarni jamoalarni, a signal to’xtab qolish u qurilmani, qoidaga ko’ra, faqat bir, unday bo’lsa keyin bajarishni navbatdagi bo’limlar to’xtab qolish supervizor prerыvaniy yonida keyingi signale tayyorlik qarz topshirmoq haydash boshqa bo’limlar. bu qilinyapti yo’li bilan o’zgartirishlar manzillar ilov berish to’xtab qolish keyin bajarishni navbatdagi bo’limlar, a agar bor faqat bir bo’lim davomini, u o’zi xabar beradi haydash anavi yoki boshqa bir bo’lak koda podprogrammы ilov berish to’xtab qolish. bo’lim tugatilishi odatda vыklyuchaet tuzilishi kiritish-chiqarish yoki shunchaki tamomlayapti operatsiyani.
Xaydash operatsiyami kiritish-chiqarish tartibida prerыvaniy talab qiladi yirik zo’r berishlar tomonidan tarmoq programmistov — shunday dasturlar yaratmoq murakkabroq. misol tariqasida o’sha qila oladi xizmat qilmoq suщestvuyuщaya vaziyat bilan drayverami nashrda. shunday, v operatsionnыx tizimlarda Windows ( va Windows 9x, va Windows NT / 2000 ) nashr jaroyoni orqali muvoziy bandargoh amalga oshirilyapti ne tartibida bilan prerыvaniyami, qanday bu qilingan v boshqalar OS, a tartibida so’roqnomaga tayyorlik, nima olib keladi k 100-protsentnoy yuklashda markaziy protsessorni hamma vaqtga nashrda. bunda, tabiiy ravishda, bajariladilar va boshqalar vazifalar, zapuщennыe na bajarish, lekin faqat hisobiga haligi, nima upomyanutыe operatsion sistemalar qo’llab-quvvatlaydilar vыtesnyayuщuyu mulьtizadachnostь, vaqt vaqtdan prerыvaya jarayon boshqarish muhri bilan va peredavaya markaziy protsessor qolganlarga masalalarga.