Закрепление устройств, общие устройства ввода-вывода. Кэширование операций ввода-вывода

Как известно, многие устройства и, прежде всего, устройства с последовательным доступом не допускают совместного использования. Такие устройства могут стать закрепленными за процессом, то есть их можно предоставить некоторому вычислительному процессу на все время жизни этого процесса. Однако это приводит к тому, что вычислительные процессы часто не могут выполняться параллельно — они ожидают освобождения устройств ввода-вывода. Чтобы организовать совместное использование многими параллельно выполняющимися задачами тех устройств ввода-вывода, которые не могут быть разделяемыми, вводится понятие виртуальных устройств. Принцип виртуализации позволяет повысить эффективность вычислительной системы.

Достаточно рационально организована работа с виртуальными устройствами в системах Windows 9x/NT/2000/XP компании Microsoft. В качестве примера можно кратко рассмотреть подсистему печати. Microsoft различает термины «принтер» и «устройство печати». Принтер — это некоторая виртуализация, объект операционной системы, а устройство печати — это физическое устройство, которое может быть подключено к компьютеру. Принтер может быть локальным или сетевым.

При установке локального принтера в операционной системе создается новый объект, связанный с реальным устройством печати через тот или иной интерфейс. Интерфейс может быть и сетевым, то есть передача управляющих кодов в устройство печати может осуществляться через локальную вычислительную сеть, однако принтер все равно будет считаться локальным.

Локальность принтера означает, что его спул-файл будет находиться на том же компьютере, что и принтер. Если же некоторый локальный принтер предоставить в сети в общий доступ с теми или иными разрешениями, то для других компьютеров и их пользователей он может стать сетевым. Компьютер, на котором имеется локальный принтер, предоставленный в общий доступ, называется принт-сервером.

Для получения управляющих кодов принтера устанавливается программное обеспечение (компания Microsoft называет его высокоуровневым драйвером, хотя правильнее было бы называть его иначе: например, препроцессором). Эти управляющие коды посылаются на устройство печати по соответствующему интерфейсу через назначенные принтеру порты и управляют работой устройства печати. При получении операционной системой от приложения запроса на печать она выделяет для этого процесса виртуальный принтер. Можно сказать, что операционная система закрепляет за процессом виртуальный принтер, но никак не устройство печати. Обработанные драйвером принтера данные, посланные на него из приложения, как правило (по умолчанию), направляются в спул-файл, откуда они затем передаются на печать по мере освобождения устройства печати и в соответствии с приоритетом локального принтера. При установке сетевого принтера операционная система устанавливает для этого объекта высокоуровневый драйвер и связывает полученный объект со спулером того компьютера, на котором установлен соответствующий локальный принтер.

Увеличение работоспособности процессора за счет BIOS.

Текущая частота процессора указывается в параметре CPU Speed (CPU Frequency (MHz), Processor Speed). Как правило, это просто информационный параметр, являющийся результатом перемножения двух других параметров. Например, значение 200 MHz указывает на результат умножения частоты системной шины 66 МГц на множитель 3. Однако иногда этот параметр позволяет управлять настройкой остальных параметров этого раздела. Например, он может принимать значения Auto и Manual.

Современные материнские платы поддерживают достаточно большие диапазоны частот системной шины FSB (Front Side Bus) — например от 100 до 400 МГц.

Некоторые параметры, например Processor Speed, имеют ряд значений, непосредственно указывающих частоту процессора: 233, 266, 300 и т. д. Хотя фактически этот параметр изменяет коэффициент умножения при постоянной частоте системной шины, равной, допустим, 66 МГц.

Третьей возможностью увеличить частоту процессора является изменение напряжения, подаваемого на процессор. Изменение напряжения также позволяет стабилизировать работу процессора после повышения частоты системной шины. При таком способе разгона процессора необходимо внимательно следить за динамикой изменения его температуры при обычной и экстремальной загрузках. В целом, поднимать напряжение выше 10-15 % от номинала не рекомендуется.

Менеджер управления питанием компьютера. Автоматическое включение/выключение компьютера. Спящий режим. Пробуждение.

Дальнейшим развитием АРМ стал стандарт Advanced Configuration and Power Interface (ACPI), разработанный совместно компаниями Intel, Toshiba и Microsoft, который был интегрирован в операционную систему Windows 98. В итоге получился менеджер, который не только управляет питанием, но и позволяет управлять системой. Далее перечислены некоторые возможности стандарта ACPI.

* отслеживание системных событий (System Events). Система, использующая этот стандарт, позволяет гибко реагировать на изменение энергопотребления и температуры процессора или воздуха внутри корпуса, управлять включением и отключением системных устройств.

* Переход в спящее или ждущее состояние (System Power management). Система может автоматически или принудительно переходить на более низкие уровни энергопотребления, вплоть до полного отключения компьютера с последующим восстановлением работоспособности.

* Перевод процессора в режим пониженного потребления энергии (Processor Power Management). Система может автоматически отключать процессор во время простоя. Это положительно сказывается на ресурсоемкости процессора.

* Распределение режимов потребления питания системных устройств (Device Power Management). Система может контролировать и перераспределять режимы потребления питания в зависимости от требований самой системы, программного обеспечения или пользователя. * Контроль и управление температурой (Thermal Management). Система позволяет с помощью специальных датчиков температур наблюдать за температурой в различных устройствах (обычно это процессор и системный блок).

Компьютер может работать в четырех режимах: включен (On), выключен (Off), ожидание (Standby) и сон (Hibernate). Первые два режима имеются у любого нормально функционирующего компьютера, режим ожидания включается, если подключен стандарт АРМ, а режим сна доступен только в режиме ACPI портативным компьютерам (ноутбукам) и персональным компьютерам, на которых установлена операционная система Windows 2000/ХР. Кроме этого, автоматически могут устанавливаться режим работы на пониженных частотах (Doze) и режим приостановки (Suspend) с возможностью восстановления работоспособности при приходе определенного сигнала.

В чем различие между спящим режимом (Hibernate) и режимом ожидания (Standby)? В режиме ожидания отключаются или переходят в энергосберегающий режим все устройства компьютера, за исключением памяти. Монитор также «засыпает». Однако «на слух» никаких изменений не происходит — все так же шумят вентиляторы на процессоре и в блоке питания. Это позволяет вернуть компьютер в рабочее состояние либо нажатием на любую клавишу клавиатуры (или движением мыши), либо при системном событии, например при получении почты или иного сигнала извне.

BIOS. Производители и разновидности. Настройка системы.

BIOS (basic input/output system - базовая система ввода-вывода) - это набор микропрограмм системного программного обеспечения низкого уровня, записанных в ПЗУ (постоянное запоминающее устройство), имеющая программу для проверки установленной конфигурации (система POST), начальной загрузки операционной системы и управления системами компьютера. Является одним из основных устройств компьютера и находится на материнской плате.