Zadanie z SOiS dla 1TI i 1TJ (6 i 10.12.2010)

Temat 1: Tryb rzeczywisty i chroniony pracy procesora.

Cele: zapoznać się z trybami pracy procesora.

Musisz wiedzieć:

Co to jest tryb pracy procesora rzeczywisty, chroniony i wirtualny. Czym oni różnią się?

Zapisz w zeszycie:

Tryb rzeczywisty – tryb pracy mikroprocesorów z rodziny procesorów x86, w którym procesor pracuje tak jak procesor Intel 8086. W trybie tym pracowały programy w systemie operacyjnym DOS.

Cechy:

• Tryb rzeczywisty nie zapewnia ochrony pamięci przed użyciem przez inny proces oraz obsługi wielozadaniowości.
• W trybie rzeczywistym dostępna jest 1-megabajtowa przestrzeń adresowa.
• Adres logiczny (programowy) składa się z dwóch liczb 16-bitowych: segmentu (numeru segmentu) oraz przemieszczenia względem początku segmentu (ang. offset). Wiele różnych adresów logicznych może odwoływać się do tej samej komórki pamięci.

Tryb chroniony (ang. protected mode) – to tryb pracy mikroprocesorów serii x86 wprowadzony w mikroprocesorze Intel 80286.

Cechy:

• Tryb chroniony umożliwia adresowanie pamięci w większym zakresie niż 1 MB. Intel 80386 i następne posiadają 32-bitowy tryb chroniony, w którym są dostępne 4 GB pamięci wirtualnej i stronicowanie pamięci.
• wprowadza wiele nowych udogodnień wspierających wielozadaniowość.

Tryb wirtualny — jest trybem wirtualnym środowiska 16-bitowego, działającego w 32-bitowym trybie chronionym

Główne cechy:

• Pracuje w trybie chronionym (32-bitowy, może zaadresować do 4 GB pamięci wirtualnej), ale ma wbudowany wirtualny tryb rzeczywisty, a więc programy w takim procesorze mogą działać zarówno w trybie rzeczywistym jak i chronionym.
• Mogą jednocześnie działać kilka programów w trybie rzeczywistym.

Temat 2: Procesy, wątki, wielozadaniowość

Cele: Poznać podstawowe pojęcia i czynności w działaniu programów

Musisz wiedzieć:

• Co to jest proces?
• Jakie są zasoby procesu?
• Co zarządza procesami?
• Co wchodzi do składu procesu?
• Co to jest wątek?
• Co to jest wielozadaniowość i na czym ona polega?
• Co to jest scheduler?

Zapisz w zeszycie:

Proces - jest to egzemplarz wykonywanego programu. Zarządza nim jądro systemu.

Każdy proces ma przydzielone jemu zasoby:

• Procesor
• Pamięć
• Dostęp do urządzeń wejścia/wyjścia
• Pliki

Stany procesu:

• Działający
• Czekający
• Przeznaczony do zniszczenia
• Właśnie tworzony

W skład procesu wchodzi:

• Kod programu
• Licznik rozkazów
• Stos
• Sekcja danych

Wątek - część programu wykonywana współbieżnie w obrębie jednego procesu; w jednym procesie może istnieć wiele wątków. Wątki tego samego procesu korzystają ze wspólnego kodu i danych, ale mają oddzielne stosy.

Równoczesny dostęp wątków do wspólnych danych grozi jednak utratą spójności danych i w konsekwencji błędem działania programu!

Wielozadaniowość – cecha jądra systemu operacyjnego umożliwiająca mu równoczesne wykonywanie więcej niż jednego procesu.

Za wielozadaniowość odpowiada tzw. Scheduler, czyli algorytm odpowiedzialny za przydzielanie czasu procesora programom.