Читайте также:
|
Четкой границы между программной и аппаратной реализацией функций операционной системы не существует, но, тем не менее, практически все современные аппаратные платформы имеют некоторый типичный набор средств аппаратной поддержки операционной системы, в который входят следующие компоненты:
· средства поддержки привилегированного режима;
· средства трансляции адресов;
· средства переключения процессов;
· система прерываний;
· системный таймер;
· средства защиты областей памяти.
Средства поддержки привилегированного режима обычно основаны на системном регистре процессора, часто называемом регистром слова состояния процессора. Этот регистр содержит некоторые признаки, определяющие режимы работы процессора, в том числе и признак текущего режима привилегий. Смена режима привилегий выполняется за счет изменения слова состояния в результате прерывания или выполнения привилегированной команды. В обязанности средств поддержки привилегированного режима входит выполнение проверки допустимости выполнения активной программой команд процессора при текущем уровне привилегированности.
Средства трансляции адресов выполняют операции преобразования виртуальных адресов, которые содержатся в кодах процесса, в адрес физической памяти.
Средства переключения процессов предназначены для быстрого сохранения контекста приостанавливаемого процесса и восстановления контекста процесса, который становится активным.
Система прерываний позволяет компьютеру реагировать на внешние события, синхронизировать выполнение процессов и работу устройств ввода -вывода, быстро переходить с одной программы на другую. Механизм прерываний нужен для того, чтобы оповестить процессор о возникновении в вычислительной системе некоторого непредсказуемого события, например, некорректное завершение арифметической операции или события, которое не синхронизировано с циклом работы процессора, например, завершение операции ввода-вывода внешним устройством. Прерывания бывают аппаратными и программными. В первом случае, при возникновении условий прерывания, источник прерывания (например, контроллер внешнего устройства) выдает определенный электрический сигнал. Этот сигнал прерывает выполнение процессором текущей последовательности команд, задаваемым исполняемым кодом, и вызывает автоматический переход на заранее определенную процедуру, называемую процедурой обработки прерывания. В случае программного прерывания, источником прерывания является выполняемая программа, из которой с помощью специальной команды (например, для процессоров фирмы Intel это команда int) выполняется системный вызов какой либо процедуры ядра. После завершения обработки прерывания обычно происходит возврат к исполнению прерванного кода.
Прерывания играют важную роль в работе любой операционной системы, являясь ее движущей силой. Действительно, большая часть действий операционной системы инициируется прерываниями различного типа.
Системный таймер, часто реализуемый в виде быстродействующего регистра- счетчика, необходим операционной системе для выдержки интервалов времени. Для этого в регистр таймера программно загружается значение требуемого интервала в условных единицах, из которого затем автоматически с определенной частотой начинает вычитается по единице. При достижении нулевого значения счетчика таймер инициирует прерывание, которое обрабатывается процедурой операционной системы. Частота отчетов таймера, как правило, тесно связана с частотой тактового генератора процессора, но не в коем случае не следует путать таймер ни с тактовым генератором, который вырабатывает сигналы, синхронизирующие все операции в компьютере, ни с системными часами – работающей на батареях электронной схеме, - которые ведут независимый отсчет времени и календарной даты. Прерывания от системного таймера используются операционной системой в первую очередь для слежения за тем, как отдельные процессы расходуют время процессора. Например, в системе с разделением времени при обработке очередного прерывания от таймера планировщик процессов может принудительно передать управление другому процессу, если текущий процесс исчерпал выделенный ему квант времени.
Средства защиты областей памяти обеспечивают на аппаратном уровне проверку возможности программного кода осуществлять с данными определенной области памяти такие операции, как чтение, запись или выполнение (при передачах управления).
Дата добавления: 2015-01-30; просмотров: 145 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |