Ввод-вывод - данные
Cтраница 3
Среди этих программ особо стоит выделить те, которые позволяют работать с клавиатурой и дисплеем, т.е. организовывать ввод-вывод данных. [31]
Сердце системы, называемое монитором виртуальной машины, работает с оборудованием и обеспечивает многозадачность, предоставляя верхнему слою не одну, а несколько виртуальных машин, как показано на рис. 1.22. Но, в отличие от всех других операционных систем, эти виртуальные машины не являются расширенными. Они не поддерживают файлы и прочие удобства, а представляют собой точные копии голой аппаратуры, включая режимы ядра и пользователя, ввод-вывод данных, прерывания и все остальное, присутствующее на реальном компьютере. [32]
Для ввода-вывода с перфокарт и вывода на АЦПУ в Фортране используются специальные операторы. При этом имеются операторы, в которых можно не указывать условный номер файла, определяющий конкретный тип внешнего устройства. В этом случае ввод-вывод данных осуществляется на так называемые системные устройства, за кото-торыми закреплены эти операторы. [33]
 |
Структура VM / 370 с системой CMS. [34] |
Такой режим используется системой Windows и другими операционными системами для запуска программ MS-DOS. Пока они выполняют обычные команды, они работают напрямую с оборудованием. Но когда программа пытается обратиться по прерыванию к операционной системе, чтобы сделать системный вызов, или пытается напрямую осуществить ввод-вывод данных, происходит прерывание с переключением на монитор виртуальной машины. [35]
При освобождении программы обслуживания координирующая программа выбирает из очереди первую заявку и передает ее на обслуживание. В супервизоре создаются несколько очередей заявок, распределяемых по типу требуемого обслуживания. Например, может предусматриваться следующий набор очередей: очередь на передачи между НМБ и ОЗУ, очередь на передачи между НМЛ и ОЗУ, очередь на ввод-вывод данных для основных программ, очередь на обслуживание программных прерываний и очередь на обращение к супервизору от основных программ. Заявки по каждой очереди передаются на обслуживание в порядке их поступления в супервизор. В системе одновременно могут выполняться несколько обслуживающих программ. Например, программа использует вычислитель для запуска операции обращения к НМЛ, после чего вычислитель освобождается от работы с программой до момента окончания операции обращения к НМЛ. В то время, когда в НМЛ выполняется подвод ленты и передача данных, в работу включается следующая программа, к которой существует очередь запросов. [36]
Если Р 1, то процессор находится в состоянии задача; если Р - 0, то процессор - в состоянии супервизор. Разряды 14 и 15 взаимосвязаны: они обеспечивают три режима работы процессора. В состоянии ожидание процессор ожидает задание, а в состоянии счет процессор выполняет вычисления, причем, если он находится в состоянии задача, то выполняется программа пользователя, а в состоянии супервизор выполняется ввод-вывод данных. [37]
Вычислительные машины, специально предназначенные для работы в реальном времени, обычно требуют гораздо более сложных методов оценки. В системах, использующих для передачи данных развитую коммуникационную аппаратуру, рабочий режим является достаточно сложным. Запросы на ввод и вывод данных при работе в реальном времени поступают обычно в непредсказуемые моменты времени за исключением некоторых ожидаемых процедур передачи данных. В системах реального времени, как правило, существенным является время ответа и потому использование средних показателей запросов, поступающих на ввод-вывод данных и вычисления, не дает достаточной информации для оценки. [38]
Управляющие программные средства предназначены для управления каналом связи, передачей сообщения и обеспечения связи с прикладными программами пользователя. В ЕС ЭВМ эти функции выполняют методы телекоммуникационного доступа; БТМД и ОТМД. Базисный телекоммуникационный метод доступа работает под управлением ДОС и ОС ЕС и осуществляет управление приемом и передачей сообщений по каналам связи в соответствии с логикой прикладной программы, написанной с помощью макрокоманд метода или Ассемблера путем генерации и подготовки к выполнению канальных программ. Последние обеспечивают ввод-вывод данных, обработку прерываний вывода, восстановление в ошибочных ситуациях; при этом в ЭВМ выполняются следующие функции: управление каналом связи, включая опрос и выборку, идентификация АП и устройств ввода-вывода, входящих в состав АП, передача и прием сообщений от АП, контроль передаваемых и принимаемых данных, преобразование кодов сообщений из кода передачи в код ЭВМ, буферизация сообщений, динамическое распределение буферной памяти. [39]
Все рассматриваемые методы доводятся до машинного алгоритма, предназначенного для реализации на ЭВМ. Программы составляются на алгоритмическом языке Фортран, или приводятся правила обращения к стандартным подпрограммам, реализующим рассматриваемые методы, из пакета научных подпрограмм ( ПНП) на Фортране, входящего в состав программного обеспечения ЕС ЭВМ. Следует учитывать, что подпрограммы ПНП не содержат операторов ввода-вывода. Данные из вызывающей программы в подпрограмму и обратно передаются с помощью списка параметров. Таким образом, ввод-вывод данных необходимо предусматривать в вызывающей программе. [40]
Одновременно может создаваться несколько подмножеств главной базы данных. Непосредственно к главной базе данных обращаются лишь при первоначальном вводе информации. Конечно, файл студентов не настолько велик, чтобы полностью продемонстрировать возможности рассматриваемого метода, но является достаточно хорошим примером для иллюстрации самого подхода. За счет создания временных файлов удается сократить время на ввод-вывод данных. [41]
Супервизор представляет собой комплекс программ, обеспечивающих мультипрограммную работу вычислительной системы на основе централизации управления работой вычислителя и всех внешних устройств. Основные программы, по которым в системе решаются задачи, взаимодействуют с системой в целом только через супервизор. Программы супервизора выполняют только служебные функции, и для программ супервизора не существует информации вне основных программ. При работе мультипрограммной системы обращения к супервизору происходят двумя путями. Во-первых, основная программа в процессе ее исполнения обращается к супервизору всякий раз, когда необходимо выполнить действие, которым управляет супервизор, например, выполнить ввод-вывод данных. Во-вторых, устройства мультипрограммной системы обращаются к супервизору в тех случаях, когда возникает необходимость в использовании вычислителя для обеспечения работы устройств, о чем супервизор извещается сигналами прерывания, поступающими через устройство прерывания. Порядок обращений к супервизору носит в основном случайный характер и определяется ходом выполнения основных программ и порядком функционирования устройств системы. [42]
В большинстве мини - ЭВМ высокой производительности применяется векторная система прерывания, которая в настоящее время наиболее совершенна. В связи с передачей части функций ЦП каналам ввода-вывода разрабатываются более сложные и эффективные устройства обработки прерываний. Например, в 32-разрядной мини - ЭВМ Interdata 7 / 32 устройство обработки позволяет идентифицировать 1024 различных запросов с фиксированными приоритетами. На выходе схемы кодирования запросов вырабатывается вектор прерывания. Адрес, содержащийся в векторе прерывания, поступает в местное ЗУ, в котором хранятся подпрограммы, обслуживающие соответствующие запросы прерывания, и в блок управления каналами ввода-вывода. Этот блок с микропрограммным управлением выполняет многие операции в процессе ввода-вывода данных в зависимости от состояния соответствующих разрядов регистра состояния устройства обработки запросов прерывания. Назначение разрядов регистра состояния: блок управления каналов не выполняет операций; управление передается подпрограмме по адресу, указанному в соответствующем регистре этого блока; происходит обмен данными по КПД без проверки данных на четность; осуществляется ввод-вывод данных; символ передается для перевода в блок обраббтки символов; определяется, какой из двух буферных регистров, непосредственно связанных с выделенными блоками памяти, используется для обмена данными; производится проверка на четность или циклическая проверка на четность. В процессе передачи данных содержимое диски регистра состояния сравнивается с кодом состояния ПУ. Если результат сравнения не равен нулю, то осуществляется операция ввода вывода и управление передается подпрограмме, адрес которой находится в блоке управления каналами ввода-вывода. В противном случае операция ввода-вывода прекращается. Время отклика на запрос прерывания с идентификацией источника прерывания составляет 6 5 икс. [43]
Когда системные ресурсы делятся между несколькими программами, то каждая программа должна быть защищена от случайного или предумышленного воздействия со стороны другого задания. Например, каналы ввода-вывода - это ресурсы, которые могут совместно использоваться несколькими заданиями. Другими разделяемыми ресурсами, вопросы управления которыми будут обсуждаться в этой главе несколько позже, являются основная память, время центрального процессора, реентерабельные программы и устройства прямого доступа. Обычный механизм защиты, который сочетает в себе как аппаратные, так и программные средства, предотвращает злоупотребление разделяемыми ресурсами. Вычислительные машины, спроектированные для мультипрограммирования, работают в двух режимах. В непривилегированном режиме некоторые команды, такие, как команды запуска или остановки устройства ввода-вывода, или изменения режима работы системы, являются запрещенными. Все программы пользователей, а также обрабатывающие программы, поставляемые фирмами-изготовителями, выполняются в непривилегированном режиме. В привилегированном режиме, когда допустимыми являются все правильные машинные команды, может выполняться только управляющая программа операционной системы. Таким образом; программа пользователя не может непосредственно сама инициировать операцию ввода-вывода, а должна предоставить управляющей программе всю информацию, необходимую для выполнения данной операции. Эта информация обычно собирается в слове команды канала ( Channel Command Word - CCW), которое указывает тип операции, количество байтов, которые должны быть переданы, адрес, с которого начинается область основной памяти, участвующая в передаче данных, а также указывает, о каких типах сбоев при выполнении операции необходимо сигнализировать и является ли данное слово последним в некой цепочке слов CCW. Содержимое слов CCW формируется, непривилегированной программой. Когда требуется выполнить операцию ввода-вывода, такая программа передает супервизору адрес первого CCW. Правильность каждого запроса на ввод-вывод данных проверяется супервизором ввода-вывода, который ыполняет соответствующие действия. Аналогично, о завершении операции ввода-вывода сначала сигнализируется супервизору. Тот-же самый механизм защищает систему от ошибочных действий пользовательских программ, например, таких, как деление на нуль или попытка записать или прочитать из защищенной области основной памяти. [44]
Страницы: 1 2 3