Käyttöjärjestelmän rakenne - SAMK

SatakunnanAmmattikorkeakouluKäyttöjärjestelmät IKäyttöjärjestelmänrakenneReijo Koivula & Petri Nuutinen 2014 ©SatakunnanAmmattikorkeakouluTietokonejärjestelmä= Laitteisto + ohjelmistoSovellus saa laitteiston käyttöönsä kj:navustuksella• CPU ja muisti• OheislaitteetKJ tarjoaa laitteiston käytössätarvittavat “palvelunsa” sovellukselle• Prosessien hallinta• Muistinhallinta• Siirräntäjärjestelmä• TiedostojärjestelmäReijo Koivula & Petri Nuutinen 2014 ©Käyttöjärjestelmät ISatakunnanAmmattikorkeakouluKäyttöjärjestelmät IKäyttöjärjestelmä on tärkein laitteistonsuorittamista ohjelmistoistaKeskusyksikköReijo Koivula & Petri Nuutinen 2014 ©1

SatakunnanAmmattikorkeakouluKäyttöjärjestelmät IKeskusyksikköReijo Koivula & Petri Nuutinen 2014 ©SatakunnanAmmattikorkeakouluKäyttöjärjestelmät IKeskusyksikköReijo Koivula & Petri Nuutinen 2014 ©SatakunnanAmmattikorkeakouluKeskusyksikön osatProsessori (CPU)Käskyjen suoritus(Keskus) muistiKäyttöjärjestelmät ITilaa ohjelmille ja niiden datalle ( siis myöskäyttöjärjestelmälle koska sekin on ohjelma ! )Reijo Koivula & Petri Nuutinen 2014 ©2

SatakunnanAmmattikorkeakouluKäyttöjärjestelmät I…keskusyksikön osatI/O –ohjaimet (I/O –kanavat, I/O –prosessorit…Laitteistoa joka siirtää tietoa muistin ja oheislaitteidenvälillä• Syöttö- ja tulostuslaitteet• Tallennuslaitteet• TietoliikennelaitteetKommunikointi rekistereitä (I/O –portteja) käyttäenVoivat sisältää omaa muistia (puskureita)Reijo Koivula & Petri Nuutinen 2014 ©SatakunnanAmmattikorkeakouluKäyttöjärjestelmät I…keskusyksikön osatVäylätTiedonsiirto eri osien välilläReijo Koivula & Petri Nuutinen 2014 ©SatakunnanAmmattikorkeakouluKäyttöjärjestelmät IMuistinhallintayksikkö MMUMMU = Memory Management UnitMuuttaa ohjelman sisäisen osoitteen fyysiseksimuistiosoitteeksi• Ohjelma käyttää siirtymiä alkunsa suhteen• Laitteisto käyttää fyysisiä osoitteitaMAR, Memory Address Register• Muistiosoitetta vartenReijo Koivula & Petri Nuutinen 2014 ©3

SatakunnanAmmattikorkeakouluKäyttöjärjestelmät I…muistinhallintayksikkö MMUMBR, Memory Buffer Register• Muistista noudettavan muistipaikan sisältö• Muistiin kirjoitettava arvoKanta- ja rajarekisteriä käyttävä järjestelmä• Base Register : ohjelman fyysinen alkuosoite• Limit Register : viimeinen kelvollinen fyysinen osoitetai viitattavissa olevan alueen pituusReijo Koivula & Petri Nuutinen 2014 ©SatakunnanAmmattikorkeakouluKäyttöjärjestelmät I…muistinhallintayksikkö MMUVirtuaalimuistijärjestelmä (esim.)PTR, Page Table Register• Suoritettavan prosessin sivutaulun fyys. alkuosoiteTLB, Translation Lookaside Buffer• Viimeisimmissä osoitemuunnoksissa käytettyjä tietojaReijo Koivula & Petri Nuutinen 2014 ©SatakunnanAmmattikorkeakouluProsessorin rekistereitäKäyttöjärjestelmät IOhjaus- ja tilarekisterit ( Central & Status registers )• Osa vain CPU:n sisäiseen käyttöön• Osa vain kj:n käyttöön• Osa epäsuorasti ohjelmien viitattavissa• Hyppykäsky muuttaa PC:n arvoa• Vertailu asettaa tilarekisterin• Ehdollinen hyppykäsky tutkii tilarekisteriäReijo Koivula & Petri Nuutinen 2014 ©4

SatakunnanAmmattikorkeakouluKäyttöjärjestelmät I…prosessorin rekistereitäYleiskäyttöiset rekisterit• Ohjelmien valittavissa ( myös kj:n ! )• Viitattavissa nimellä konekielen tasolla• Datan ja osoitteiden tallentamiseenReijo Koivula & Petri Nuutinen 2014 ©SatakunnanAmmattikorkeakouluKäyttöjärjestelmät IOhjaus- ja tilarekistereitäKäskyosoitin PC (Program Counter)• Seuraavaksi suoritettavan käskyn virtuaaliosoiteKäskyrekisteri IR (Instruction Register)• Suoritettavaksi noudettu käskyTilarekisteri PSW (Program Status Word)• Tietoa laitteiston tilasta ja toiminnan siihenaiheuttamista muutoksistaReijo Koivula & Petri Nuutinen 2014 ©SatakunnanAmmattikorkeakouluKäyttöjärjestelmät I…ohjaus- ja tilarekistereitä…tilarekisteri PSW• Tietoa laitteiston tilasta ja toiminnan siihenaiheuttamista muutoksista• Lipukkeet (flags)• Vertailujen tuloksille, virhetilanteille• Keskeytyksille, keskeytyksien esto / salliminen• etuoikeutettu tila / käyttäjätilaReijo Koivula & Petri Nuutinen 2014 ©5

SatakunnanAmmattikorkeakouluKäyttöjärjestelmät IEsimerkki tilarekisteristäReijo Koivula & Petri Nuutinen 2014 ©SatakunnanAmmattikorkeakouluKäyttöjärjestelmät IYleiskäyttöisiä rekistereitäTyörekisterit (Data Registers)• Prosessin suorituksenaikaisen datantallettamiseksi• Käyttötarkoitus ohjelman (ohjelmoijan) tarpeidenja mieltymysten mukaanOsoiterekisterit (Address Registers)• Datan ja käskyosoitteiden hallintaan• Voi sisältää esim. osoitteen osan, jota käytetäänmuistiosoitteen Reijo laskennassaKoivula & Petri Nuutinen 2008 ©SatakunnanAmmattikorkeakouluKäyttöjärjestelmät I…yleiskäyttöisiä rekistereitä…osoiterekisterit (Address Registers)Esim :• Indeksirekisteri (index register)• Segmenttirekisteri (segment register)• Pino-osoitin (stack pointer)Reijo Koivula & Petri Nuutinen 2014 ©6