آخرین مطالب
امکانات وب
به نام ایزد دانا
جزوه درسی سیستم عامل
( ویژه داوطلبان آزمون کادانی به کارشناسی – نرم افزار )
WWW.IRANLOOR.NILOBLOG.COM
1-نگاه کلی به سخت افزار
عناصر اصلی
1-1- پردازنده
1-2- حافظه اصلی
1-3- دستگاه های ورودی / خروجی
1-4- اتصالات داخلی سیستم شامل ساختار ها و راهکارهائی که ارتباط بین اجزاء ( پردازنده – حافظه – دستگاه های ورودی /خروجی )
1-1-1- ثبات پردازنده
الف- ثباتهای قابل دسترس توسط کاربر : این ثباتها در دسترس تمام برنامه های کاربردی و برنامه های سیستم
ب- ثبات های کنترلی وضعیت: این ثباتها برای کنترل عملیات پردازنده بکار گرفته می شود و قابل دسترسی بوسیله کاربران نیستند..مانند ثبات دستوالعمل ، شمارنده برنامه ( PC ) ، ثبات کلمه وضعیت ( PSW )
وقفه (interrupt)
نکته 1: وقفه توسط سخت افزار کامپیوتر تولید می شود هر چند علت آن می تواند نرم افزار باشد.
نکته 2: یک هدف عمده ، از راهکار وقفه ، افزایش کارائی پردازنده می باشد.
نکته 3: در هنگام اجرای خود هسته نیز وقفه اتفاق می افتد. CPU آنها را آشکار کرده و به جای پشته درون جدول ،فرآیند از پشته هسته استفاده می شود.
نکته 4: امکان وقوع وقفه های تو در تو نیز وجود دارد و هرگاه روال سرویس دهی به وقفه بعدی خاتمه می یابد ، می توان وقفه قبل ازآن را تکمیل نمود. {تننباوم 169}
در حالت کلی سه نوع وقفه در کامپیوتر وجود دارد:
1- وقفه خارجی
2- وقفه داخلی
3- وقفه نرم افزاری
-1 وقفه خارجی
الف- زمان سنج (Timer): وقفه ای که توسط تایمر داخلی پردازنده تولید می شود. این وقفه به سیستم عامل اجازه می دهد، بعضی اعمال را به طور مرتب انجام دهد.در واقع به منظور تعیین زمان اجرای پردازنده در هر وهله کاری
ب- وقفه تکمیل ورودی – خروجی: هنگامی تولید می شود که ورودی – خروجی کامل شده باشد یا خطائی در آنها رخ داده باشد.
ج- وقفه سخت افزار : وقفه ای است که بر اثر بروز خطا در سخت افزار ماشین رخ می دهد.مثل نقص برق
د- وقفه Restart: وقفه ای است که بر اثر فشار دادن دکمه Reset بر روی کنسول ایجاد می گر دد.
2- وقفه داخلی(تله های حفاظتی و استثنا،(Trap)) :
بر اثر خطا های مختلف در برنامه کار بران رخ می دهد . این وقفه ها تله ( Trap) نیز نامیده می شود مانند تقسیم بر صفر ، سرریز شدن محاسباتی ، تلاش برای اجرای یک دستوالعمل ماشین غیر مجاز و مراجعه به آدرسی خارج از فضای مجاز کاربر
مثال : الف- فرض کنید برنامه ای می خواهد خلاف کند به حافظه دیگران دسترسی داشته باشد.
مثال : ب- می خواهیم وقفه ها را از کار بندازیم .
مثل : ج- هارد دیسک را فرمت کنیم
Trap چیست؟هر گونه رفتن از مد کاربر به مد هسته را تله گویند.
چه کسی Trap را کشف میکند؟
الف- هسته ب- پوسته ج- CPU د- Compiler
3- وقفه نرم افزاری :
این وقفه ها همان فراخوانی سیستمی (System Call) نامیده می شوند دستوراتی از برنامه کاربر هستند که با فراخوانی آنها نیاز به استفاده از حالت ناظر() و امکانات آن فراهم می گردد مثل در خواست اجرا ی یک ورودی – خروجی که با یک وقفه به ناظر (سیستم) واگذار می شود.
جدول بردار وقفه (Vector Table ):
بخشی از مکانیسم وقفه شامل یک جدول بردار می باشد که آدرس حافظه سرویس دهنده های وقفه را نگه می دارد . جدول آدرس به عنوان مکانی مطمئن برای نگهداری آدرس ها ی مهمی که کاری با وقفه ندارند ، استفاده می شود. برای هر کدام از این آدرس ها یک شماره وقفه متناظر وجود دارد ، اما تا وقتیکه روتین سرویس دهنده وقفه موجود نباشد ، هرگز نمی تواند استفاده شود.
وقفه به عنوان مکانیسمی استفاده می شو ند که کامپیوتر را به دنیای اطرافش متصل می کند. وقفه ها کامپیوتر را به گردش در می آورند، زیرا تمام کارها به شکل وقفه ها به کامپیوتر وارد می شوند. مهمتر اینکه تمام سازمان دداخلی کامپیوتر بر اساس وقفه طراحی می شود. عامل کنتر لی که تعیین می کند توجه پردازنده در کجا متمر کز خواهد شد.
مکانیسم وقفه :
هر وقفه یک شماره دارد که نوع وقفه را مشخص میکند . به عنوان مثال یک شماره وقفه برای دیسک گردانها استفاده می شود ( تمام گرداننده ها دارای یک وقفه می باشند ) ساعت، صفحه کلید ، چاپگر ها نیز هر کدام یک شماره مخصوص دارند، برای هر شماره وقفه یک برنامه مخصوص به نتم سرویس دهنده وقفه (Interrupt handler) جدول مخصوص که در اوایل حافظه کامپیوتر قرار دارد آدرس کامل سرویس دهنده های وقفه را ضبط می کند . هنگامیکه وقفه ای رخ می دهد ، از شماره وقفه برای پیدا کردن برنامه سرویس دهنده وقفه استفاده می شود . اما پیش از اینکه سرویس دهنده وقفه شروع به کار کند ، که مکانیسم پردازش وقفه ، رکوردی از وضعیت کاری که در جر یان بود را بر روی پشته ذخیره می کند . بعد از اجرای وقفه ، کنترل پردازنده از روتین سرویس دهنده وقفه انتقال می یابد . سرویس دهنده وقفه اغلب در برنامه تعبیه شده ROM_BIOS یا به عنوان بخش از سیستم عامل ظا هر میشوند.
تفاوت سیستم عامل با ROM_BIOSچیست؟
سیستم عامل بطور مستقیم کاربر را سرویس دهی میکند در صورتیکه ROM_BIOS چنین کاری را انجام نمی دهد.
تفاوت دیگر در این است که ROM_BIOS سرویس های خود را در سطحی پایین تر برای برنامه ها عر ضه می نماید. در صورتیکه بیشتر سرویس هی سیستم عامل سرویس های پیچیده ایی است و در سطحی بالا عر ضه می گردد.
کنترل کننده دیسک دستوالعمل را از BIOS یا درایور ها به سیگنا ل الکتریکی ترجمه می کند که باعث حرکت هد خواندن / نوشتن روی مکان دیسک می شود. این عمل باعث ایجاد سیگنالهای مغناطیسی شده و بدین تر تیب داده ها ی یک سند روی سطح دیسک ثبت و ضبط می شود.
BIOS را میتوان یک نرم افزار خاص برای برقراری ارتباط میان سیستم عامل و اجزای سخت افزاری نامید که معمولا بر روی یک حافظه از نوع Flash بر روی مادر بورد ذخیره میشود ولی گاهی اوقات از نوع ROM نیز ساخته میشود که تفاوت این دو با هم در این است که BIOS از نوع ROM قابلیت تغییر یافتن را ندارد ولی نوع Flash را میتوان به روز رسانی کرد .
به طور کلی برای BIOS می توان چهار وظیفه مهم را بر شمرد :
1. می توان گفت مهمترین وظیفه BIOS بارگذاری سیستم عامل است . همانطور که می دانید سیستم عامل بر روی هارد دیسک ذخیره شده است و هنگامی که کامپیوتر را روشن میکنیم و ریز پردازنده تلاش میکند تا اولین دستور را اجرا کند باید این دستورات را از جایی بخواند و اجرا نماید و مسلما از سیستم عامل نمی تواند این کار را انجام دهد،BIOS این دستورات را فراهم میکند .
2. تست خودکار تمام اجزای سخت افزاری سیستم جهت اطمینان از صحت کارکرد انها .
3. فعال کردن سایر BIOS های موجود در کارت های مختلفی که برروی سیستم نصب است.
4. BIOS علاوه بر کارهای فوق یکسری زیر برنامه ها ی سطح پایینی را هم در اختیار قرار می دهد که سیستم عامل برای بر قراری ارتباط با برخی سخت افزار ها نیاز دارد مثلا صفحه کلید ، صفحه نمایش ، پورت های سریال و موازی ر اکنترل میکند،مخصوصا هنگام بوت شدن سیستم !!
(همین زیر برنامه ها نام BIOS –Basic Input/Output System- را به آن داده اند )
هنگامی که سیستم روشن می شود BIOS اعمال مختلفی را انجام می دهد که ما در اینجا یک روال معمول را به شما گوشزد میکنیم :
1. بررسی تنظیمات دستی CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor): اولین کاری که BIOS انجام می دهد بررسی اطلاعات ذخیره شده بر روی یکRAM 64 بایتی به نام CMOS می باشد که جزئیات سیستم را تامین میکند و میتواند با توجه به مشخصات سیستم تغییر یابد ،BIOS به این اطلاعات بری اجرای صحیح دستورات خود نیاز دارد .
2. بار گذاری کنترل کننده های وقفه و راه اندازی سخت افزاری:کنترل کننده وقفه قطعه نرم افزاری کوچکی است که به عنوان مترجم میان سخت افزار و سیستم عامل عمل میکند به عنوان مثال هنگامی که یک کلید بر روی صفحه کلید فشرده میشود یک سیگنال به کنترل کننده وقفه فرستاده شده که به CPU می گوید که چه کلیده فشرده شده و آنرا به سیستم عامل ارسال میکند .
راه انداز های سخت افزار ، قطعات نرم افزاری هستند که اجزای سخت افزاری پایه از جمله صفحه کلید و ماوس و هارد و فلاپی و را تعریف می کند که برای افزایش سرعت بر روی RAM بارگذاری می شوند .بد از بار گذاری کنترل کننده وقفه نوبت به کارت گرافیک می رسد، در این هنگام بررسی می شود که آیا کات گرافیک فعال است یا خیر ؛ در صورت فعال بودن BIOS کارت گرافیک ، مادربرداین BIOS را بارگذاری میکند .
3. مقدار دهی اولیه ثبات ها و مدیریت جریانهای الکتریکی داخل سیستم
برچسب : نویسنده : MOJI iranloor بازدید : 333