Ot funksiyalarini qo‘llashning asosiy vositalari

OT funksiyalarini qo‘llashning asosiy vositalari

Ko'pgina operatsion tizimlar tarkibida ba’zi bir o‘zgarishlar yordamida turli xil apparat platformalarida muvaffaqiyatli ishlaydi. Buning sababi shundaki, bugungi kunda aksariyat kompyuterlarning operatsion tizimining apparat ta'minoti deyarli bir xil xususiyatlarga ega bo'ldi va aynan shu vositalar operatsion tizim tarkibiy qismlarining ishlashiga ta'sir qiladi. Natijada, OT tarkibidagi mashinaga bog'liq yadro komponentlari umumiy qatlamini tanlash va OTning qolgan qatlamlarini turli xil apparat platformalari uchun umumiy qilish mumkin.

OT funktsiyalarini dasturiy va apparat ta'minot bilan amalga oshirish o'rtasida aniq chegara yo'q, ya’ni ba’zi OT funktsiyalari dasturiy ta'minotda bajariladi, ba’zilarini esa kompyuterning apparat ta'minoti bajaradi. Shunga qaramay, deyarli barcha zamonaviy apparat platformalarida quyidagi tarkibiy qismlarni o'z ichiga olgan OT apparat ta'minoti mavjud:

imtiyozli rejimni qo'llab-quvvatlash

manzillarni o‘zgartirish vositalari

jarayonni o‘zgartirish vositalari

uzilishlar tizimi

tizimi taymeri

xotirani himoya qilish vositalari

Imtiyozli rejimni qo'llab-quvvatlash odatda protsessorning tizim registriga asoslangan bo'ladi.

Ushbu registrda protsessorning ishlash rejimlarini belgilaydigan ba'zi belgilar, shu jumladan joriy imtiyozlar rejimining belgisi ham mavjud. Imtiyoz rejimini o'zgartirish uzilish yoki imtiyozli buyruq natijasida mashina holatini o'zgartirish orqali amalga oshiriladi. Har xil turdagi protsessorlar uchun imtiyoz darajalari soni har xil bo'lishi mumkin, ko'pincha ikkita darajadan foydalaniladi (asosiy foydalanuvchi). Faol dasturning amaldagi imtiyoz darajasida protsessor ko'rsatmalarini bajarishiga ruxsat berilganligini tekshirishni imtiyozli rejimni qo'llab-quvvatlash vositasi bajaradi.

Soddalashtirilgan protsessor bloki sxemasi

Manzillarni o‘zgartirish vositalari kodlar tarkibidagi virtual manzillarni fizik xotira manzillariga aylantirish operatsiyalarini bajaradi. Manzillarni o‘zgartirish uchun mo'ljallangan jadvallar odatda katta bo'ladi, shuning uchun ular xotira maydonlarida saqlanadi va protsessorning apparati faqat ushbu joylarga ko'rsatgichlarni o'z ichiga oladi. Manzillarni o‘zgartirish ushbu ko'rsatgichlardan jadval elementlariga kirish va manzil tarjimasi algoritmini apparat ta’minotini amalga oshirish uchun foydalanadi, bu esa uning dasturiy ta'minot bilan taqqoslaganda tarjima protsedurasini sezilarli darajada tezlashtiradi.

Jarayonni o‘zgartirish vositalari to'xtatilgan jarayonning (bajarilayotgan topshiriq, dasturning) kontekstini (jarayon to'g'risidagi ma'lumotlarni, shu jumladan jarayonning bajarilishini davom ettirish manzilini) tezda saqlash va faollashadigan jarayon kontekstini tiklash uchun mo'ljallangan. Kontekstning tarkibi odatda barcha umumiy protsessor registrlari va boshqa tizim registrlari tarkibini o'z ichiga oladi.

Kontekstni almashtirish ma'lum protsessor buyruqlari bilan amalga oshiriladi, masalan, yangi vazifaga o'tish buyrug'i bilan. Bunday buyruq saqlangan kontekstdan ma'lumotlarni avtomatik ravishda protsessor registrlariga yuklanishiga olib keladi, shundan so'ng jarayon avval to'xtatilgan joydan davom etadi.

Uzilishlar tizimi. Uzilishlar - bu hisoblash tizimining alohida qurilmalarining parallel ishlashini muvofiqlashtirish va protsessor ishlashi vaqtida yuzaga keladigan maxsus sharoitlarga javob berishga imkon beradigan mexanizm. Uzilishlar - bu ma'lum bir hodisa ro'y berganda sodir bo'ladigan, boshqarilayotgan dasturdan tizimga (va u orqali tegishli uzilish ishlovchisiga) majburiy ravishda uzatishni anglatadi.

Uzilish mexanizmi apparat va dasturiy ta'minotda amalga oshiriladi. Uzilish tizimlarining tuzilmalari (apparat arxitekturasiga qarab) juda xilma-xil bo'lishi mumkin, ammo ularning barchasi bir umumiy narsaga ega - uzilish muqarrar ravishda protsessor tomonidan ko'rsatmalarning bajarilish tartibini o'zgartirishga olib keladi.

Hisoblash tizimining arxitekturasidan qat'iy nazar, uzilishni boshqarish mexanizmi quyidagi elementlarni o'z ichiga oladi:

1. 
   Uzilish faktini aniqlash (uzilish signalini qabul qilish) va uzilishni aniqlash (operatsion tizimlarda ba'zida takrorlanadi, 4-bosqichda).
   
2. 
   To'xtatilgan jarayonning holatini saqlash. Jarayonning holatini saqlash birinchi navbatda buyruq hisoblagichining qiymati (keyingi buyruqning manzili) bilan belgilanadi, protsessor tarkibi ro'yxatga olinadi va shuningdek rejimning spetsifikatsiyasini (masalan, foydalanuvchi yoki imtiyozli rejim) va boshqa ma'lumotlarni o'z ichiga olishi mumkin.
   
3. 
   Dastur asosida uzilishlarni qayta ishlashni apparatli uzatishni boshqarish. Oddiy holatda, uzilishni qayta ishlash tartibining boshlanish manzili buyruqlar hisoblagichiga kiritiladi va holat satridan olingan ma'lumotlar tegishli registrlarga yoziladi.
   
4. 
   Apparat vositasi yordamida 2-bosqichda saqlab bo'lmaydigan to'xtatilgan dastur to'g'risidagi ma'lumotlarni saqlaydi. Ba'zi hisoblash tizimlari to'xtatilgan jarayon holati to'g'risida juda katta hajmdagi ma'lumotlarni saqlaydi.
   
5. 
   Uzilishni qayta ishlash. Usbu ish ba’zi bir dasturlar asosida bajarilishi mumkin, uni boshqaruvi 3-bosqichda o‘tkaziladi, ammo operatsion tizimda ko'pincha tegishli dasturni chaqirish orqali amalga oshiriladi.
   
6. 
   To'xtatilgan jarayon bilan bog'liq ma'lumotlarni tiklash (4-bosqichga teskari qadam).
   
7. 
   To'xtatilgan dasturga qaytish.
   

1-3 bosqichlar apparat va 4-7 bosqichlar dasturiy ta'minotda bajariladi.

Ko'rib chiqilgan bosqichlar ketma-ketligi eng sodda va bitta dasturli tizimlarda amalga oshiriladi. Ko'p dasturlashtirilgan tizimlarda oxirgi bosqich jarayonlari qayta-qayta bajariladi. OT yangi kelgan uzilishlar haqidagi so'rovlarni, ularning asosiy sabablarini tahlil qiladi va amalga oshiriladigan jarayonni tanlaydi: ehtimol boshqa dasturni qayta ishlash boshlanadi va dasturga qaytish qoldiriladi.

Uzilishlar har qanday operatsion tizimning ishlashida hal qiluvchi rol o'ynaydi, uning harakatlantiruvchi kuchi hisoblanadi. Haqiqatan ham, OT operatsiyalarining aksariyati har xil turdagi uzilishlar bilan boshlanadi. Hatto dasturlardan olingan syskodlar ko'plab apparat platformalarida maxsus uzilish buyrug'i yordamida bajariladi, bu esa tegishli yadro dasturlarining bajarilishiga olib keladi (masalan, Intel protsessorlarida int buyrug'i yoki IBM asosiy tizimlarida SVC).

Tizim taymeri operatsion tizim tomonidan vaqt oralig'i uchun talab qilinadi. Buning uchun ixtiyoriy birliklarda talab qilingan intervalning qiymati dasturiy ta'minot bilan taymer registriga yuklanadi, undan so'ng u avtomatik ravishda ma'lum bir chastota bilan birma-bir ayirishni boshlaydi. Taymerning "millari" chastotasi, qoida tariqasida, protsessor soat generatorining chastotasi bilan chambarchas bog'liq. Hisoblagich nolga yetganida, taymer operatsion tizim protsedurasi tomonidan boshqariladigan uzilishni boshlaydi. Tizim taymeridagi uzilishlar OT tomonidan birinchi navbatda individual jarayonlar protsessor vaqtini qanday sarflayotganligini kuzatish uchun ishlatiladi. Masalan, vaqtni taqsimlash tizimida taymerdan navbatdagi uzilishni qayta ishlashda protsess rejalashtiruvchisi boshqaruvni majburiy ravishda boshqa jarayonga o'tkazishi mumkin, agar bu jarayon ajratilgan vaqt bo'lagini tugatgan bo'lsa.

Xotira maydonlarini himoya qilish vositalari apparat darajasida dastur kodining o'qish, yozish yoki ijro etish kabi ma'lum bir xotira sohasi ma'lumotlari bilan operatsiyalarni amalga oshirish qobiliyatini tekshirishni ta'minlaydi (boshqaruvni uzatish paytida). Agar kompyuter apparati manzillarni tarjima qilish mexanizmini qo'llab-quvvatlasa, u holda xotira maydonlarini himoya qilish vositalari ushbu mexanizmga o'rnatiladi. Xotirani himoya qilishning qo'shimcha funktsiyalari, odatda, amaldagi protsessor kodining imtiyoz darajalari va kirilayotgan xotira segmentini taqqoslashdan iborat.