operačné systémy a počítačové siete - uniba.sk · 2014. 9. 21. · vstupno-výstupné...
TRANSCRIPT
1. prednáška, 22. 9. 2014
Operačné systémy a počítačové siete
Prednášajúci
●RNDr. Jaroslav Janáček, PhD.⧫ M-253⧫ [email protected]
Organizačné info
● Prednáška● pondelok, 8:10 – 9:40
Web: http://www.dcs.fmph.uniba.sk/osps/
●Hodnotenie● 100% zo skúšky● písomná, možnosť ústnej
Cieľ predmetu●všeobecný prehľad●dôraz na základné koncepty bez detailov
●Dozviete sa:● ako vyzerá bežný život počítača?● prečo občas počítač pracuje pomalšie než inokedy?● prečo má 200GB disk iba 190GB?● čo sa deje pri zapnutí počítača?● ako OS rozhodne, ktorá úloha má prednosť?●
● aký je rozdiel medzi http:// a https:// ?● môže niekto čítať vaše emaily?● čo robiť, keď vám nefunguje sieť?
Obsah – počítače, operačné systémy
●stavba počítača●vykonávanie inštrukcií●typy pamätí a ich využitie●vstupno-výstupné zariadenia
●úloha OS●správa procesov●správa pamäte●súborové systémy●bootovanie
Obsah – počítačové siete
● čo je to počítačová sieť● hardwarové aspekty● softwarové aspekty● ako fungujú siete (ISO OSI, TCP/IP)● ako funguje Internet● základné služby Internetu
● elektronická pošta● WWW
Prečo hovoriť o hardvéri počítača?
● software vs. hardware● užívateľ chce, aby fungovali aplikačné
programy● tie využívajú OS na prístup k HW● ak máme rozumieť úlohám OS,
potrebujeme vedieť niečo o HW
Zjednodušený model HWJohn von Neuman (40. roky 20. storočia)
● procesor● pamäť● vstupno-výstupné zariadenia● prepojenie: zbernice
CPU Pamäť I/O
zbernica
Procesor
● CPU (central processing unit)● obsahuje:
– riadiacu jednotku
– ALU (aritmeticko-logická jednotka)
– registre
Operačná pamäť
● RAM (random access memory)● uchováva:
– dáta
– inštrukcie
● zvyčajne stráca obsah bez elektrického napájania
Vstupno-výstupné moduly
● I/O modules● slúžia na pripojenie V/V zariadení● vstupné: klávesnica, myš, ...● výstupné: monitor, tlačiareň, ...● V/V: disk, sieť, ...
Registre● pamäťové bunky v procesore● rýchlejší prístup ako operačná pamäť● malá kapacita● uchovávajú práve spracúvané údaje
Registre (2)● user-visible registers (registre prístupné
používateľovi)– viditeľné pre programátora
● control and status registers (riadiace a stavové registre)
– neviditeľné, používa ich procesor
Registre prístupné používateľovi
● prístupné programátorovi● typicky v ASM, občas v C, ...● efektívnejšia práca● vyššie jazyky: stará sa kompilátor● typy:
– dátové registre
– adresové registre
– podmienkové kódy
Registre prístupné používateľovi (2)
● dátové registre– slúžia na prácu s dátami
– môžu mať daný typ alebo sú univerzálne
– prípustné inštrukcie
Registre prístupné používateľovi (3)
● adresové registre– určené pre uchovávanie pamäťových
adries
– prípustné spôsoby adresácie
– napr:● indexový register ● smerník segmentu● smerník zásobníka (stack pointer)
Registre prístupné používateľovi (4)
● podmienkové kódy– nastavuje ich procesor podľa výsledku
poslednej operácie
– užívateľ ich smie iba čítať
– dajú sa zaradiť aj medzi riadiace a stavové registre
– vetvenie, ...
Riadiace a stavové registre
● pre načítavanie z pamäte– MAR (Memory address register)
● hovorí, odkiaľ načítať/kam zapísať
– MBR (Memory buffer register)● obsahuje načítanú/zapisovanú hodnotu
Riadiace a stavové registre (2)
● analogicky: komunikácia s V/V zariadeniami
– I/OAR (I/O address register)● hovorí, s ktorým zariadením komunikovať
– I/OBR (I/O buffer register)● obsahuje komunikované dáta
Riadiace a stavové registre (3)
● riadenie vykonávania inštrukcií– PC (program counter)
● ukazuje na najbližšiu inštrukciu, ktorá má byť vykonaná
– IR (instruction register)● obsahuje poslednú vyvolanú inštrukciu
Riadiace a stavové registre (4)
● PSW (program status word, stavové slovo)– obsahuje informácie o súčasnom stave
procesoru a výpočtu
– napríklad:● podmienkové kódy● povolenie/zákaz prerušenia● privilegovaný/používateľský režim
Počítač z nadhľadu
Vykonávanie inštrukcií
● cieľ počítača: vykonať program● program: postupnosť inštrukcií uložených
v pamäti● počítač ich postupne vykonáva● inštrukcia: dostatočne jednoduchý príkaz,
aby procesor vedel ako ho vykonať
Vykonávanie inštrukcií (2)
● typy inštrukcií:– prenos údajov medzi pamäťou a
procesorom
– prenos údajov medzi procesorom a V/V zariadením
– aritmetická alebo logická operácia
– zmena toku riadenia (skoky)
alebo ich kombinácia
Vykonávanie inštrukcií (3)
Zjednodušene:
● instruction cycle
1. fetch cycle (načítanie inštrukcie)
2. execute cycle (vykonanie inštrukcie)
Vykonávanie inštrukcií (4)
● fetch cycle– pozrie sa kam ukazuje PC
– inštrukcia sa odtiaľ skopíruje do IR
– zvýši sa PC
Vykonávanie inštrukcií (5)
● execute cycle– vykoná sa inštrukcia zapísaná v IR
– tá už je dostatočne jednoduchá, CPU vie čo s ňou
● ak execute cycle nezmenil PC, pokračuje sa ďalšou inštrukciou
Nabudúce...
● prerušenia– prečo by to takto jednoducho
nefungovalo
● pamäte– typy pamätí
– akú pamäť si mám kúpiť do svojho počítača?