Aplikácia operačných systémov v manažmente

1. Aplikácia operačných systémov v manažmente Prednáška č.1 Ing Ján Liguš, PhD. KKUI FEI TU Košice

2. Úvod do predmetu ..\os1\00 - Uvod do predmetu.ppt

3. Aplikácia OS v manažmente Počítačové architektúry Prednáška č.1

4. Úvod • Počítač - Množina sekvenčných a kombinaných logických komponentov – EC1021 • Rozdiely - Sekvenčný logický stroj • kombinačná a sekvenčná logika definuje funkciu - Počítač • Program (uchované inštrukcie) definujú jednotlivé akcie

5. Software

6. Architektúra PC • Hardware

7. Druhy HW platforiem / OS • MainFrame systémy • Server systémy • Multiprocesorové systémy • PC systémy • Real-Time systémy (PLC, PAC) • Embedded systémy • Smart Card systémy

8. Von Neumann stroje • Tri kľúčové prístupy: - Dáta a inštrukcie sú uchovávané v jednej čítanie/zápis pamäti - Obsah pamäte je adresovateľný lokáciou bez ohľadu na typ dát, ktoré obsahuje - Vykonávanie inštrukcií je realizované v sekvencii n occurs in a sequential fashion, unless explicitly altered, from one instruction to the next Prednáška č.1 Architektúra počítačov 4 Aplikácia operačných systémov v manažmente 2008

9. Bloková schéma počítača Centrálna Procesorová Jedntoka Hlavná pamäť Vstpy/výstupy Zbernicové prepojenie Bloková schéma počítača Prednáška č.1 Architektúra počítačov 5 Aplikácia operačných systémov v manažmente 2008

10. Bloková schéma počítača (pokr.) Aritmetická a Logická jednotka Procesorová jednotka Registre Vnútorná zbernica CPU CPU Procesorové Registre a dekódery Sekvenčná logika Riadiaca pamäť Riadiaca jednotka Prednáška č.1 Architektúra počítačov 6 Aplikácia operačných systémov v manažmente 2008

11. Bloková schéma počítača (pokr.) • Pamäť - Uchováva inštrukcie a dáta • Vstup/výstup - periférie - Využívané vstupné a výstupné inštrukciea údaje Prednáška č.1 Architektúra počítačov 7 Aplikácia operačných systémov v manažmente 2008

12. Bloková schéma počítača (pokr.) • CPU je kombinácia: - Registre - Arithmeticko-logická jednotka • vykonáva aritmetické operácie (sčítanie, odčítanie) • Vykonáva logické operácie (AND, OR, SHIFT) - Riadiaca jednotka • Koordinuje operácie počítača • Systémové prepojenie - Zbernice Prednáška č.1 Architektúra počítačov 8 Aplikácia operačných systémov v manažmente 2008

13. Centrálna procesorová jednotka Prednáška č.1 Architektúra počítačov 9 Aplikácia operačných systémov v manažmente 2008

14. Centrálna procesorová jednotka (pokr.) Prednáška č.1 Architektúra počítačov 13 Aplikácia operačných systémov v manažmente 2008

15. Centrálna procesorová jednotka (pokr.) • CPU • Organizovaná pomocou internej zbernice • Registre • Zadržiavajú dáta, inštrukcie, alebo iné položky • - rôzne veľkosti - Šírka programových čítačov a pamäťových adries musí byť rovnaká ako šírka adresnej zbernice - Registre, ktoré uchovávajú dáta musia mať rovnakú šírku (veľkosť) ako bunka pamäte Prednáška č.1 Architektúra počítačov 11 Aplikácia operačných systémov v manažmente 2008

16. Aritmeticko-logická jednotka • ALU resp. ALJ • Vykonáva aritmeticko-logické operácie • Akumulátor je špeciálny register • Je zdrojom jedného z operandov pri matematických operáciach • Cieľom matematickej operácie - Nie vždy sa používa najmä ak ide o komplexnejšie procesory

17. Aritmeticko-logická jednotka (pokr.) • Status Flags (Stavové slovo procesora) - Jednotlivé bity pre uchovanie informácií o výsledkoch operácií - príklady • výsledok je nulový • carry bit • overflow • výsledok je nulový Prednáška č.1 Architektúra počítačov 13 Aplikácia operačných systémov v manažmente 2008

18. Aritmeticko-logická jednotka (pokr.) • Podjednotky - Sčítavací člen - Logické testy - logické operácie - posuv - porovnanie - Násobenie a delenie Prednáška č.1 Architektúra počítačov 14 Aplikácia operačných systémov v manažmente 2008

19. Riadiaca jednotka • generuje riadiace signály • Prepája registre na zbernicu • Riadi funkciu ALJ • Poskytuje časové signály do systému • Všetky akcie riadiacej jednotky sú spojené s dekódovaním a vykonávaním inštrukcií (fetch a vykonávacie cykly) Prednáška č.1 Architektúra počítačov 22 Aplikácia operačných systémov v manažmente 2008

20. Pamäť • Každá pamäťová bunka má unikátnu adresu • zápis, podľa adresy zapíše požadované dáta • čítanie, podľa adresy vyčíta údaje a poskytne na zbernicu • Signály • addresy • údaje, dáta -riadenie Prednáška č.1 Architektúra počítačov 23 Aplikácia operačných systémov v manažmente 2008

21. Zbernice • používajú sa na komunikáciu medzi jednotlivými časťami počítača • iba jeden vysielač v danom čase • iba adresované zariadenie môže odpovedať • 2 úrovne • Interná • extérna • Skupiny signálov - Adresné vodiče - Dátové vodiče - Riadiace signály Prednáška č.1 Architektúra počítačov 24 Aplikácia operačných systémov v manažmente 2008

22. Zbernice (pokr.) Prednáška č.1 Architektúra počítačov 25 Aplikácia operačných systémov v manažmente 2008

23. Zbernice (pokr.) Prednáška č.1 Architektúra počítačov 26 Aplikácia operačných systémov v manažmente 2008

24. Operácie v počítači Start Fetch the Fetch Cycle Next Instruction Execute the Execute Cycle Instruction Halt Základný inštrukčný cyklus Prednáška č.1 Architektúra počítačov 27 Aplikácia operačných systémov v manažmente 2008

25. Operácie v počítači (pokr.) • Základné kroky - Fetch cyklus – cyklus načítavania • Vyčítanie nasledujúcej inštrukcie z pamäte do riadiacej jednotky • Dekódovanie načítanej inštrukcie - Vykonávací cyklus • Vykonanie aktuálnej inštrukcie - Začatie nového načítavania Prednáška č.1 Architektúra počítačov 28 Aplikácia operačných systémov v manažmente 2008

26. Inštrukcie • Inštrukcie sú bitové vzory • Môžu byť rozdelené do bitových subpolí • Jedno pole špecifikuje operáciu, ktorá má byť vykonaná • Ostatné polia špecifikujú adresu v pamäti (alebo registre) operandov a pole, kde sa má umiestniť výsledom operácie - Počet a typ operandových polí závisia od použitej inštrukcie Prednáška č.1 Architektúra počítačov 29 Aplikácia operačných systémov v manažmente 2008

27. Vykonávanie inštrukcií • The fetch cyklusje zásadne rovnaký pre všetky inštrukcie • Vykonávací cyklus závisí na type inštrukcii - Je unikátny pre každú inštrukciu • vnútorné kroky sú riadené riadiacou jednotkou Prednáška č.1 Architektúra počítačov 33 Aplikácia operačných systémov v manažmente 2008

28. Fetch Cyklus 1 • Nahráva obsah programového čítača do adresného registra pamäte • prepája MAR na externú zbernicu • vykonáva čítanie, pričom dáta sú umiestnené na dátovú zbernicu Prednáška č.1 Architektúra počítačov 34 Aplikácia operačných systémov v manažmente 2008

29. Fetch Cyklus 2 • uchováva hodnotu na dátovej zbernici do pamäťového zásobníkového registra • Presúva hodnotu MBR do inštrukčného registra • Inkrementuje obsah programového čítača na bod v pamäti, kde je ďalšia inštrukcia Prednáška č.1 Architektúra počítačov 35 Aplikácia operačných systémov v manažmente 2008

30. Vykonávací cyklus • je rôzny a závisí od inštrukcie • je rôzny a každý typ počítača má iný • príklad ADD (ACC <- Register + ACC) - Presúva obsah akumulátora do ALJ cez internú zbernicu • Presúva obsah adresovaného registra do LAJ cez vnútornú zbernicu • Aktivuje signal ALJ pre operáciu ščítania • a výsledok ukladá do akumulátora Prednáška č.1 Architektúra počítačov 36 Aplikácia operačných systémov v manažmente 2008

31. Prednáška č.1 Architektúra počítačov 36 Aplikácia operačných systémov v manažmente 2008

32. Aplikácia OS v manažmente Štruktúra systému a procesy Prednáška č.2

33. Táto prednáška Hierarchické štruktúry v operačných systémoch Systémové volania a prerušenia Representácia procesov v operačných systémoch Prehľad rozvrhovania procesov.