Прерывания, их назначение и типы. Механизм прерываний.

Прерывания - механизм, позволяющий координировать параллельное функционирование отдельных устройств выч.системы и реагировать на особые состояния, возникающие при работе процессора. Это принудительная передача управления от выполняемой программы в системе, происходящая при возникновении определенного события.

Цель: реализация асинхронного режима работы отдельных устройств вычислительного комплекса.

Механизм прерывания реализуется аппаратно-программными средствами. Прерывание непременно влечет за собой изменение порядка выполнения команд процессором.

Элементы механизма обработки прерываний.

1.Установление факта прерывания.

2.Запоминание состояния прерванного процесса.

3.Управление аппаратно передается подпрограмме обработке прерываний

4. Сохранение информации о прерванной программе, которую не удалось спасти на шаге 2 с помощью аппаратуры.

5. Обработка прерывания

6. Восстановление информации, относящейся к прерванному процессу (обратно шагу 4)

7. Возврат в прерванную программу

Шаги 1,2,3 реализуются аппаратно, 4,5,6,7 – программно Функции прерывания:

1.Распознавание или классификация прерываний

2.Передача управления соответственно обработке прерывания

3.Корректное возвращение прерванной программе

Существует 256 видов прерываний, которые могут прервать работу процессора над текущей программой и направить его на выполнение другой программы. Адрес этой программы процессор находит в специальной области памяти – вектор прерываний. Пример: к ПК подключен холодильник, пусть для него будет прерывание №179. Когда холодильник захочет обратить внимание процессора, он пошлет на одну из его ножек специальный сигнал прерывания, а потом пошлет число №179.Получив это число процессор заглядывает в вектор прерываний и находит там адрес программы, обслуживающей холодильник. ОН прейдет по этому адресу и начнет работать с этой программой. Устройствами, которые используют векторные прерывания назначается - вектор прерываний- это электрический сигнал, выставляемый на соответствующие шины процессора и несущий в себе информацию об определенном, закрепленном за данным устройством номере, который идентифицирует соответствующей обработчик прерываний. Этот вектор может быть фиксированным, конфигурируемым(с использованием переключателя) или программируемым

 

13 Дисциплины диспетчеризации и алгоритмы планирования процессов.

Функции ОС связанные с управлением задачами:

1. Создание и удаление задач.
2. Планирование процесса и диспетчеризация задач.
3. Синхронизация задач.

Система управления задачами обеспечивает происхождение их через Пк. Процессу должен быть предоставлен ресурс. Основным подходом к организации управления процессами, обеспечивающего эффективную загрузку ресурсов является организация очередей процессов и ресурсов. Возникает задача подбора такого множества процессов, что при выполнении они будут как можно реже конфликтовать из-за имеющихся в системе ресурсов (планирование вычислительных процессов). Задачи динамического планирования называются диспетчеризацией или краткосрочным планированием.

ОС для реализации мультипрограммирования выполняет планирование и диспетчеризацию потоков (если ОС не поддерживает потоки, то диспетчеризацию процесса).

Планирование определяет момент времени для смены текущего потока, а также выбор нового потока для выполнения. Диспетчеризация реализует найденное в результате планирования решения, то есть переключает процессор с одного потока на другой.

Стратегия планирования определяет какие процессы мы планируем на выполнение,,чтобы достичь поставленной цели. Стратегии:

1. Заканчивать вычисления в том же порядке, в котором они были начаты;
2. Отдавать предпочтения более коротким процессом;
3. Представлять всем пользователям одинаковые услуги в том числе и ожидания.

Дисциплины диспетчеризации

Бесприоритетные Приоритетные

Линейные Циклические С фиксирован.приоритетом С динам. приоритетом

Дисциплина FCFS (первым пришел - первым обслужен). Задачи обслуживаются в порядке очереди. Те задачи которые были заблокированы в процессе работы после перехода в состояние готовности, вновь ставятся в эту очередь пред теми, которые еще не выполнялись(две очереди) (очередь новых задач и очередь раннее выполнявшихся задач)

FCFS-первым пришел первым обслужен.

FIFO- первым пришел первым обслужился.

LIFO-последний пришел, первый обслужился.

Два класса дисциплин диспетчеризации

Вытесняющие алгоритмы Невытесняющие алгоритмы

на приоритетах смешанный на квантовании

Вытесняющие алгоритмы планирования – это такие способы планирования, в которых решения о переключении процессора принимаются ОС, а не активной задачей.

1.На приоритетах. Приоритет- это число, характеризующее степень привилегированности потока. Приоритет процесса определяет ОС при его создании, а приоритет потока всегда определен приоритетом процесса.

2.На квантологии. Каждому потоку предоставляется ограниченный непрерывный период процессорного времени – квант. Условия смены активного потока:

А) поток завершился или покинул системы

Б) исчерпан квант процессорного времени

В) произошла ошибка

3.Смешанный алгоритм – совмещение квантования и алгоритмы приоритета. Квант времени отводимый потоку зависит от степени его приоритета. Невытесняющие алгоритмы планирования – основаны на том, что активному потоку позволено выполняться до тех пор пока он сам не отдаст управление ОС (не прейдет в ожидание)

Управление памятью.

Память - важнейший ресурс, требующий тщательного управления. Цель управления памятью: уменьшить пустые пространства памяти (фрагментация), увеличить производительность ЭВМ.

Механизм управления памятью: размещение с фиксированного адреса, с любого адреса, размещение участками, размещение программы вразброс(участками),частичное размещение программы в ОП.

Типы адресов:

1.Логические имена- написанные на алгоритмическом языке или ассендере.

2.Виртуальные адреса- программа будет размещена начиная с нулевого адреса.

3.Физически адреса- соответствуют номером ячеек ОП.