SOCS

Hoofdstuk 4

Besturingssystemen

Werking van de computer besturen/regelen In geheugen geladen bij opstarten v/d computer Voordelen:

Eenvoudiger om met computer te werken Laag niveau taken, verbergen details, …

Computer efficiënt laten werken Meerdere programma’s tegelijk, in- en uitvoer, …

Voldoende hardware ondersteuning! Programmaonderbrekingen, processortoestanden,

geprivilegieerde bevelen, beschermingsregisters, wekker, …

Besturingssystemen

HardwarHardwaree

BesturingssysteBesturingssysteemem

ToepassingeToepassingenn

GebruikeGebruikersrs

Inhoud

Inleiding Programmatoestandswoord Programma-onderbrekingen Invoer en uitvoer Processortoestanden Multiprogrammatie Soorten Besturingssystemen Taken van een besturingssysteem Kosten en Baten

Inhoud

Inleiding

Besturingssysteem (Operating System) Doelstellingen

Gebruiksvriendelijker Efficiënter

Geen sine qua non Zonder BS: niet eenvoudig! Laden van programma, bewaren informatie, …

Eerste computers zeer duur Efficiëntie erg belangrijk

Inleiding

Voor bepaald type hardware DOS, OS/2 Intel PC VMS Dec (VAX) MVS IBM Mainframes

Voor verschillende hardware platformen Unix/Linux

Grote verschillen Verschillende hardware, gebruikers, beheerders

Gemeenschappelijke kenmerken

Inhoud

Programmatoestandswoord

Register van het CVO(Program Status Word, PSW)

Bevat informatie over: Toestand van het programma in uitvoering Toestand van de machine zelf

Bezig met uitvoering van instructie op adres 0090Conditiecode = 2Oei, Overloop!…

20 decimale cijfer Verschillende velden

PTW3 = CC, PTW6..9 = BT, …

H/U S/P CCONV OVI SOI BT

GPF WEK DRKG IN UIT SCH OVL SPL MFT

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

Conditie-code

Bevelen-teller

Overloop-indicator

Stapel-overloop-indicator

Sommige velden krijgen impliciet hun waarde neveneffect van uitvoering van een bevel

CC (HIA, BIG, OPT, …, VGL, LEZ, DRU) Indien overloop bij +,-,*,/,%, dan OVI 1,

anders OVI 0 Indien stapeloverloop, dan SOI 1,

anders SOI 0 BT wordt tijdens het ophalen van een bevel

opgehoogd of bij een sprong aangepast

Waarde van sommige velden indirect testen: VSP-instructie

CC: NUL, NNUL, POS, NPOS, NEG, NNEG OVI: OVL (overloop), GOVL (geen overloop) SOI: SO (stapeloverloop), GSO (geen SO)

int a, b, c;

main() {

a = getint();

while (a != 0) {

b = getint();

c = a – b;

if (c < 0) c = – c;

/* ... Zet c op stapel ... */

a = getint();

LEZLUS: VSP NUL,ENDWH

HIA R1,R0LEZAFT R1,R0 VSP NNEG,POSVER.w R1,-1

POS: BST R1 LEZSPR LUS

ENDWH: …

a, c R1b R0

int a, b, c;

main() {

a = getint();

while (a != 0) {

b = getint();

c = a – b;

if (c < 0) c = – c;

a = getint();

HIA R1,R0LEZAFT R1,R0VSP NNEG,POSVER.w R1,-1

POS: BST R1LEZSPR LUS

ENDWH: …

Overloop?

Geen informatie overaantal of bereik van getallen

int a, b, c;

main() {

a = getint();

while (a != 0) {

b = getint();

c = a – b;

if (c < 0) c = – c;

a = getint();

HIA R1,R0LEZAFT R1,R0VSP OVL,OVERLVSP NNEG,POSVER.w R1,-1

ENDWH: …OVERL: …

Overloop?

int a, b, c;

main() {

a = getint();

while (a != 0) {

b = getint();

c = a – b;

if (c < 0) c = – c;

a = getint();

HIA R1,R0LEZAFT R1,R0VSP OVL,OVERLVSP NNEG,POSVER.w R1,-1VSP OVL,OVERL

ENDWH: …OVERL: …

Stapel-overloop?

int a, b, c;

main() {

a = getint();

while (a != 0) {

b = getint();

c = a – b;

if (c < 0) c = – c;

a = getint();

HIA R1,R0LEZAFT R1,R0VSP OVL,OVERLVSP NNEG,POSVER.w R1,-1VSP OVL,OVERL

POS: BST R1VSP SO,STOVLLEZSPR LUS

ENDWH: …OVERL: …STOVL: …

Overloop?

Stapel-overloop?

Inhoud

Inleiding Programmatoestandswoord Programma-onderbrekingen

Overloop en Oneindige lussen Bevelencyclus Programma-onderbrekingsmechanisme Soorten onderbrekingen Verbieden van programma-onderbrekingen Programma-onderbrekingsroutines Geprogrammeerde programma-onderbrekingen

Invoer en uitvoer …

Overloop

Overloop= resultaat kan niet meer voorgesteld worden

Voorbeeld:

HIA R1,a

OPT R1,b

VSP OVL,OVLP

OVLP: … 4.000.000.000

+1.000.000.000

=5.000.000.000

= – 5.000.000.000

Onmiddellijk testen na berekening

Zoniet: OVI Nieuwe waarde

Beter: Automatisch onderbreken Minder geheugen Sneller uitvoeren

Elektronica reeds aanwezig!

Overloop

RekenwerkRekenwerk

Oeps! Overloop!!!Stop de

uitvoering!!!

ControleControle

4.000.000.00

+1.000.000.000

= –5.000.000.000

Oneindige Lus

Meerdere programma’s Gebruikersprogramma Besturingssysteem …

Editor

Vertaler

Wisselen tussen programma’s Via SPR-bevel Niet op willekeurig ogenblik!

Programma controle over de processor bevelen van dit programma uitgevoerd worden CVO monopoliseren!!! Vb. Oneindige Lus

Oneindige Lus

int a, b, c;

main() {

a = 0;

b = 17;

while (a < b)

c += 10;

| a R1

| b R2

HIA.w R1,0

HIA.w R2,17

LUS: VGL R1,R2

VSP GRG,EINDE

OPT.w R3,10

SPR LUS

EINDE: …

Bevelencyclus

Volgorde besturing: Ophalen bevel

BT BT + 1 Instructie analyseren

Functiecode Operand(en) berekenen

Instructie uitvoeren

Doorbreken volgorde: Sprongbevel:

BT nieuwe waarde Programma-onderbreking

Programma-onderbreking

Uitvoering van een programma onderbreken+ uitvoering van ander programma beginnen

Boek lezen= programma uitvoeren Voor achter

(= sequentieel) Bel gaat

Bladwijzer (= onthouden waar gekomen)

Naar deur, deur openen, interactie bezoeker (= uitvoeren ander programma)

Bezoeker weg … Boek verderlezen

(bladwijzer) = onderbroken

programma hernemen

Programma-onderbrekingBoek lezen Bezoeker ontvangen

Toestand bewaren

Toestand herstellen

Bezoeker weg

Verschillende oorzaken …

Programma-onderbrekingH/U S/P CCONV OVI SOI BT

GPF WEK DRKG IN UIT SCH OVL SPL MFT0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19000

n 123456789

CVO (processor)

Onderbreking gevraagd!

Op elk ogenblik aangevraagd(asynchroon)

Eventueel ingaan nauitvoering huidige instructie

Bevelencyclus Ophalen bevel

BT BT + 1 Analyseren bevel

Functiecode Operanden

Uitvoeren bevel Programmaonderbreking

aangevraagd? Toestand bewaren Ander programma

uitvoeren

Toestand bewaren Toestand = BT, CC, OVI, SOI, … Op vaste plaats Op stapel

Eerste deel van PTW: PTW0..9

Risico! Ander programma uitvoeren

BT Nieuwe waarde Vaste waarde of afhankelijk onderbreking Adres vast bepaald of instelbaar

“Programma-onderbrekingsvectoren” DRAMA: 9990 + k (k = nummer PO)

0000009000

0000009500

0000009584

0000009112

0000009228

0000009012

0000009212

0000009612

000000971299919991

99929992

99939993

99949994

99959995

99969996

99979997

99989998

99999999

Voorbeeld01000100

01010101

01020102

01030103

89998999

90009000

90509050

99939993

99949994

1221009900

3221900103

0000000000

1111200000

1221300102

0000009212

0000009050

1221009100

0000909090

BIG R3,RESBIG R3,RES

SPR VERDERSPR VERDER

RES:RES: RESGR 1RESGR 1

VERDER:VERDER: HIA.w R2,0HIA.w R2,0

… …

……

PO_ROUT4:PO_ROUT4: BIG BIG R0,BEWAARR0,BEWAAR

……

PO-vectoren

Stapel

Voorbeeld

3221900103

0000000000

1111200000

1221009900

122130010201000100

01010101

01020102

01030103

89998999

90009000

90509050

99939993

99949994

0000009212

0000009050

Processor

0000000020R0 R0

1112000000BRBR

0 1 0 0BTBT

SOISOI

OVIOVI

1111111111R3 R3 1221009100

0000909090

0000009000R9 R9

Ophalen

Voorbeeld

3221900103

0000000000

1111200000

1221009900

122130010201000100

01010101

01020102

01030103

89998999

90009000

90509050

99939993

99949994

0000009212

0000009050

Processor

0 1 0 1BTBT

SOISOI

0000000020R0 R0

1221300102BRBR

OVIOVI

1111111111R3 R3 1221009100

0000909090

0000009000R9 R9

Analyseren, Uitvoeren

Voorbeeld

3221900103

1111111111

1111200000

1221009900

122130010201000100

01010101

01020102

01030103

89998999

90009000

90509050

99939993

99949994

0000009212

0000009050

Processor

0 1 0 1BTBT

SOISOI

0000000020R0 R0

1221300102BRBR

OVIOVI

1111111111R3 R3 1221009100

0000909090

0000009000R9 R9

PO aangevraagd?

Voorbeeld

3221900103

1111111111

1111200000

1221009900

122130010201000100

01010101

01020102

01030103

89998999

90009000

90509050

99939993

99949994

0000009212

0000009050

Processor

0 1 0 1BTBT

SOISOI

0000000020R0 R0

1221300102BRBR

OVIOVI

1111111111R3 R3 1221009100

0000909090

0000009000R9 R9

Ophalen

Voorbeeld

3221900103

1111111111

1111200000

1221009900

122130010201000100

01010101

01020102

01030103

89998999

90009000

90509050

99939993

99949994

0000009212

0000009050

Processor

0 1 0 2BTBT

SOISOI

0000000020R0 R0

3221900103BRBR

OVIOVI

1111111111R3 R3 1221009100

0000909090

0000009000R9 R9

Analyseren, Uitvoeren

Voorbeeld

3221900103

1111111111

1111200000

1221009900

122130010201000100

01010101

01020102

01030103

89998999

90009000

90509050

99939993

99949994

0000009212

0000009050

Processor

0 1 0 3BTBT

SOISOI

0000000020R0 R0

3221900103BRBR

OVIOVI

1111111111R3 R3 1221009100

0000909090

0000009000R9 R9

PO aangevraagd?

Voorbeeld

3221900103

1111111111

1111200000

1221009900

122130010201000100

01010101

01020102

01030103

89998999

90009000

90509050

99939993

99949994

0000009212

0000009050

Processor

0 1 0 3BTBT

SOISOI

0000000020R0 R0

3221900103BRBR

OVIOVI

1111111111R3 R3 1221009100

0000909090

0000009000R9 R9

PO aangevraagd? Push(PTW0..9)

Voorbeeld

3221900103

1111111111

1111200000

1221009900

122130010201000100

01010101

01020102

01030103

89998999

90009000

90509050

99939993

99949994

0000009212

0000009050

Processor

0 1 0 3BTBT

SOISOI

0000000020R0 R0

3221900103BRBR

OVIOVI

1111111111R3 R3 1221009100

0111000103

0000008999R9 R9

PO aangevraagd? PO-vlag[4] 0

Voorbeeld

3221900103

1111111111

1111200000

1221009900

122130010201000100

01010101

01020102

01030103

89998999

90009000

90509050

99939993

99949994

0000009212

0000009050

Processor

0 1 0 3BTBT

SOISOI

0000000020R0 R0

3221900103BRBR

OVIOVI

1111111111R3 R3 1221009100

0111000103

0000008999R9 R9

PO aangevraagd? PTW6..9 …

Voorbeeld

3221900103

1111111111

1111200000

1221009900

122130010201000100

01010101

01020102

01030103

89998999

90009000

90509050

99939993

99949994

0000009212

0000009050

Processor

9 0 5 0BTBT

SOISOI

0000000020R0 R0

3221900103BRBR

OVIOVI

1111111111R3 R3 1221009100

0111000103

0000008999R9 R9

Ophalen

Voorbeeld

3221900103

1111111111

1111200000

1221009900

122130010201000100

01010101

01020102

01030103

89998999

90009000

90509050

99939993

99949994

0000009212

0000009050

Processor

9 0 5 0BTBT

SOISOI

0000000020R0 R0

1221009900BRBR

OVIOVI

1111111111R3 R3 1221009100

0111000103

0000008999R9 R9

Enz …

Soorten Onderbrekingen

1. Externe oorzaken Externe klok, wekker, reset-toets, …

2. Randapparatuur Bestuurder van invoer-, uitvoerapparaat, hulpgeheugen,

netwerkkaarten, … Klaar met aangevraagde bewerking,

Gegevens beschikbaar, Fout, …

3. Machinefout Elektrische spanning uitgevallen, Geheugenfout, …

4. Programmafout Overloop, Stapeloverloop, Ongeldig adres,

Ongeldige instructie, …

5. Geprogrammeerde programma-onderbreking Hulp vragen aan het besturingsprogramma

Engels: Interrupt Trap, Exception (oorz. = programma)

Synchroon vs asynchroon Synchroon = op welbepaald tijdstip

Voorbeeld: ongeldige instructie (bij analyse) Asynchroon = op willekeurig tijdstip

Randapparaat klaar met opdracht

Synch.Supervisie-oproep

Asynch.Wekker

Asynch.Drukkerbestuurder

Asynch.Toetsenbordbestuurder

Asynch.Schermbestuurder

Asynch.Schijfbestuurder

Synch.Programmafout (OVL)

Synch.Programmafout (SO)

Asynch.Synch.Synch.

MFTMachinefoutOngeldige instructieOngeoorloofde instructie

TypeMaskerOorzaakPO-vector

Nr= Prio

Synch.Supervisie-oproep

Asynch.Wekker

Asynch.Drukkerbestuurder

Asynch.Toetsenbordbestuurder

Asynch.Schermbestuurder

Asynch.Schijfbestuurder

Synch.Programmafout (OVL)

Synch.Programmafout (SO)

Asynch.Synch.Synch.

MFTMachinefoutOngeldige instructieOngeoorloofde instructie

TypeMaskerOorzaakPO-vector

Nr= Prio

Verbieden van programma-onderbrekingen

Uitstellen van programma-onderbrekingen

Wie eerst?

Verbieden/Uitstellen van programma-onderbrekingen

Onderbreking onmogelijk PO-vlag kan niet gezet worden

Onderbreking tijdelijk opschorten Niet ingaan op PO-aanvraag

Mechanismen: Maskers Prioriteiten

Maskers

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

Globaal M

Globaal Program

ma Fout M

Wekker M

askerD

rukker Masker

Invoer Masker

Uitvoer M

askerSchijf M

askerO

verloop Masker

Stapeloverloop Masker

Machinefout M

0: PO-aanvraag toegelaten (enabled)1: PO-aanvraag niet toegelaten (disabled)

Maskers

G==1 geen enkele PO-aanvraag toegelaten

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

Maskers

GPF==1 PO7 en PO8 genegeerd (ignored)(vlaggen kunnen niet gezet worden)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

Maskers

Masker == 1 PO-aanvraag uitgesteld (pending)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

Maskers

Speciale instructies MKH xxx (Masker Hoog)

PTWxxx 1

MKL xxx (Masker Laag) PTWxxx 0

TSM xxx (Test Masker) CC PTWxxx

TSO xxx (Test Onderbrekingsvlag) CC PO-vlagxxx

Maskers

Voorbeelden: PO vanwege wekker en drukker niet toegestaan

Toch nagaan of drukker PO aangevraagd heeft

R9 niet gebruikt voor stapel

Staat Globaal Masker af?

MKH WEKMKH DRK

MKH SPL

TSO DRKVSP POS,PO_AANGEVRAAGD

TSM GVSP NUL,G_MASKER_AF

Prioriteiten

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

Alleen op PO-aanvragen met prioriteit hoger dan ONVkan ingegaan worden.

Prioriteiten

Voorbeelden: ONV == 4

? PO-aanvraag Wekker

? PO-aanvraag Schijf

? PO-aanvraag Machinefout

ONV == 9

Toekenning prioriteiten?

Prio Oorzaak

9 MachinefoutOngeldige instructieOngeoorloofde instr.

8 Programmafout (SO)

7 Programmafout (OVL)

6 Schijfbestuurder

5 Schermbestuurder

4 Toetsenbordbest.

3 Drukkerbestuurder

2 Wekker

1 Supervisie-oproep

UITGESTELD

TOEGESTAAN

Geen enkele PO TOEGESTAAN

• Prio(dringend) > Prio(minder dringend)• Prio(snel apparaat) > Prio(traag apparaat)

Bevelencyclusstop = 0;while (! stop) {

/* haal bevel op */ …/* analyseer bevel */ …/* voeruit */ …if (PTW[10] != 1) {

/* G masker af */int onv = PTW[0];int k;/* Toeg. PO-aanvraag? */for (k=9; k>onv; k--)

if ((PO_vlag[k] && ((k == 1) ||

! PTW[10+k])) /* && (PTW[11]==0 ||

(k!=7 && k!=8))*/ )break;

if (k > onv) {

/* POk */

PTW[0] = k; /* ONV */

PO_vlag[k] = 0;

vulin(Geheugen[9990+k]% 10000,PTW,6,9);

} /* if (G-masker) */

} /* while */

Indien PTW[11] == 1 PO_vlag[7] en PO_vlag[8] kunnen niet gezet worden

PO-behandelingsroutine

Elk soort programma-onderbreking apart programma (= PO-behandelingsroutine)

Engels: Interrupt (service) routine

HIA.w R1,10HIA.w R2,50OPT R1,R2

……

HIA.w R1,1000…

! Na onderbreking:

Onderbroken programma hernemen

Alle accumulatoren terug oorspronkelijke waarde

CC, OVI, SOI terug oorspronkelijke waarde

BT terug oorspronkelijke waarde

KTO-instructie Na programma-onderbreking

terug verder met onderbroken programma KTO

Keer Terug van Onderbreking 6299999999

Beëindigt de programma-onderbreking PTW0..9 pop()

BT terug de oorspronkelijke waarde CC, OVI, SOI opnieuw oorspronkelijke waarde …

Vergelijk KTG Alleen BT hersteld PTW6..9 pop() % 10000

Voorbeeld

Gebruikers-programma

PO-routine-1

PO-routine-2

PO-routine-3

PO-routine-4

PO-routine-5

PO-routine-6

PO-routine-7

PO-routine-8

PO-routine-9

Masker PO5 = 1Andere maskers = 0

PO-behandelingsroutine

| Bewaar inhouden van accumulatorenPO_routineN:

| Hier begint de eigenlijke behandeling…

| Herstel de inhouden v/d accumulatoren

| Keer terugKTO

BIG R0,BEWAAR+0BIG R1,BEWAAR+1…BIG R9,BEWAAR+9

HIA R0,BEWAAR+0HIA R1,BEWAAR+1…HIA R9,BEWAAR+9

BEWAAR: RESGR 10

Geprogrammeerde programma-onderbreking

PO-vlag[1] geplaatst via speciale instructie OND (Onderbreking) 619999

Waarde niet gebruikt bij uitvoering Programma vraagt “hulp” aan het besturingsprogramma

Bijvoorbeeld: Hoe laat is het? Schrijf “PO-aanvraag” weg in bestand “Socs.doc”

= dienstnummer PO_routine voor geprogrammeerde PO

moet zelf nummer ophalen (cfr. Verder)

DRAMA - machine

Opstarten van DRAMA-machine99909990

99919991

99929992

99939993

99949994

99959995

99969996

99979997

99989998

99999999

6299999999

0000009990

0000009990 H/U S/P CC0 OVI SOI BT

1 1 11 1 1 1 1 1 1

DRAMA - machine

Voorbeeld: PO voor drukker (PO3) toelaten6299999999

0000009990

99909990

99919991

99929992

99939993

99949994

99959995

99969996

99979997

99989998

99999999

0000009990

1 1 11 1 1 1 1 1 1

PO_DRK: ……KTO

91239123

BIG R0,9990+3HIA.a R0,PO_DRK

DRAMA - machine

0000009990

99909990

99919991

99929992

99939993

99949994

99959995

99969996

99979997

99989998

99999999

0000009990

0000009123

0000009990

1 1 11 1 1 1 1 1 1

HIA.a R0,PO_DRKBIG R0,9990+3 …

PO_DRK: ……KTO

MKL DRK

91239123

DRAMA - machine

0000009990

99909990

99919991

99929992

99939993

99949994

99959995

99969996

99979997

99989998

99999999

0000009990

0000009123

0000009990

1 1 01 1 1 1 1 1 1

HIA.a R0,PO_DRKBIG R0,9990+3MKL DRK …

PO_DRK: ……KTO

91239123

DRAMA - machine

0000009990

99909990

99919991

99929992

99939993

99949994

99959995

99969996

99979997

99989998

99999999

0000009990

0000009123

0000009990

1 1 00 1 1 1 1 1 1

HIA.a R0,PO_DRKBIG R0,9990+3MKL DRKMKL G…

PO_DRK: ……KTO

91239123

Cursustekst

Hoofdstuk 4: pag. 94 pag. 123

SOCS

Documents

Transcript of SOCS

1 SOCS Hoofdstuk 2 Elektronica Transistorgeheugens Geheugenmedia (hulpgeheugens) Organisatie Snelheid.

1 SOCS Hoofdstuk 1 Computerarchitectuur. 2 Overzicht Eenvoudig C Arrays Klassiek gebruik For opdracht, Increment/Decrement Wijzers, Arrays en Wijzers.

SOCS Hoofdstuk 5 Computernetwerken. Inhoud 1.Inleiding 2.Fysische Laag 3.Dataverbindingslaag 4.Lokale Netwerken 5.Netwerklaag 6.Netwerken verbinden: internet.

1 SOCS Hoofdstuk 2 Computerapparatuur. 2 Hoofdstuk 2 Logica Elektronica Transistorgeheugens Geheugenmedia Magneetschijven Optische Schijven Magneto-Optische.