BÖLÜM 2: BİLGİSAYAR SİSTEM YAPILARI

1. BÖLÜM 2: BİLGİSAYAR SİSTEM YAPILARI Bilgisayar Sistem Çalışması Giriş/Çıkış Yapıları Depolama Yapıları Depolama Hiyerarşisi Donanım Koruması Genel Sistem Mimarisi

2. BİLGİSAYAR SİSTEM MİMARİSİ

3. BİLGİSAYAR-SİSTEM ÇALIŞMASI Giriş/Çıkış cihazları ve CPU eş zamanlı çalıştırılabilir. Her aygıt denetleyicisi belli bir bir aygıt türünden sorumludur. Her aygıt denetleyicisi yerel bir arabelleğe sahiptir. CPU verileri anabellekten arabelleklere, arabelleklerden de ana belleğe taşır. Giriş ve çıkışlar arabellek denetleyici cihazlarındandır. Aygıt denetleyicileri CPU’yu yaptığı işlemin bir kesme tarafından bitirildiği konusunda bilgilendirir.

4. ORTAK KESME FONKSİYONLARI Genellikle kesme transferleri tüm servis rutinlerinin adreslerini içeren kesme vektörleri sayesinde kesme servis rutinlerini kontrol eder. Kesme mimarisi kesme komutlarının adreslerini kaydeder. Kesme kaybolmasını önlemek için gelen kesmeler bir başka işlem yapıyorken devre dışı bırakılır. Tuzak bir hata yada kullanıcının isteğinin neden olduğu yazılım tarafında üretilen bir kesmedir. İşletim sistemi çalışan bir kesmedir.

5. KESME KULLANIMI İşletim sistemi depolama kaydedicileri ve program sayıcı ile CPU yu korur. Her bir kod segmenti her tür kesme için hangi eylemin yapılacağını belirler. Hangi tip kesme oluştuğunu belirler. Seçim(polling) Vektörlü kesme sistemi.

6. TEK BİR İŞLEM VE ÇIKIŞ İÇİN KESME ZAMAN ÇİZELGESİ

7. GİRİŞ/ÇIKIŞ YAPILARI Giriş/Çıkış işlemleri ancak işlem kontrolü tamamlandıktan sonra kullanıcı programına geri döner. Bir sonraki kesmeye kadar CPU talimatı bekle. Döngüyü bekle(bellek erişimi için) Bir kerede eş zamanlı olarak G/Ç işlemi yapılamaması G/Ç taleplerinin en belirgin özelliklerinden biridir. G/Ç başlangıçlarından sonra , G/Ç tamamlanmasını beklemeksizin kontrol kullanıcı programına geri döner. Sistem Çağrısı - G/Ç tamamlanması için kullanıcının beklemesine izin vermek üzere işletim sisteminden talepte bulunur. Aygıt durumu tablosu her G/Ç aygıtı için, türü, adres ve durumunu gösteren girdi içerir. İşletim sistemi, aygıt durumunu belirlemek ve kesme tablosu girdilerini değiştirmek için G/Ç aygıt tablosunu indeksler.

8. İKİ ÇEŞİT GİRİŞ/ÇIKIŞ METODU Eşzamanlı Eşzamanlı olmayan

9. AYGIT DURUM TABLOSU

10. DİREK BELLEK ERİŞİMİ YAPILARI Bellek hızlarına yakınlaşmak yüksek hızda bilgi aktarabilen G/Ç aygıtları kullanır. Aygıt denetleyicisi CPU müdahalesi olmaksızın arabellekten direkt olarak anabelleğe veri bloklarını transfer eder. Bayt başına bir kesme yerine sadece blok başına bir kesme oluşturulur.

11. DEPOLAMA YAPISI Ana bellek – CPU ya doğrudan erişebilir. İkincil Bellek – Ana belleğin uzantısı olup kalıcı depolama yapar. Manyetik Diskler – Manyetik kayıt malzemelri sert metal yada cam plakalarla kaplı. Disk yüzeyi mantıksal parçalara ayrılmıştır. Disk denetleyicisi aygıt ve bilgisayar arasındaki mantıksal etkileşimi belirler.

12. HAREKETLİ ANADİSK MEKANİZMASI

13. DEPOLAMA HİYERARŞİSİ • Depolama sistemleri hiyerarşik olarak düzenlenir. • Hız • Fiyat • Uçucu • Önbellek – Hızlı depolama sisteminin içine bilgi kopyalamak. Ana bellek ikincil bellek için önbellek olarak görülebilir.

14. DEPOLAMA-AYGIT HİYERARŞİSİ

15. ÖNBELLEK • Erişilen verileri tutmak için yüksek hızlı bellek kullanmak. • Bir önbellek yönetim politikası gerektirir. • Önbellekleme depolama hiyerarşisini başka bir seviyede tanıtır. Bu aynı anda birden fazla seviyede saklanan verilerin tutarlı olmasını gerektirir.

16. DİSKTEN KAYDEDİCİYE GEÇİŞ

17. DONANIMSAL KORUMA • İki Modlu Çalışma • G/Ç Koruması • Bellek Koruması • CPU Koruması

18. İKİ MODLU ÇALIŞMA Sistem kaynaklarının paylaşılması ve yanlış yazılan yazılımların diğerlerine zarar vermemesi için işletim sisteminin herşeyin yolunda gitmesini sağlaması. İşlemlerin en az iki mod arasında ayrım yapması için donanım desteği sağlar. 1.Kullanıcı modu: İcra bir kullanıcı adına yapılmaktadır 2.İcra işletim sistemi adına yapılmaktadır.

19. İKİ MODLU ÇALIŞMA(DEVAM) • Geçerli modu belirtmek için mod biti bilgisayar donanımına eklenir : monitor (0) or kullanıcı (1). • Bir kesme veya hata oluştuğunda, donanım monitor moduna geçiş yapar. Kesme/Hata Kullanıcı modu set ediliyor Ayrıcalıklı talimatlar sadece monitör modunda verilebilir monitor kullanıcı

20. G/Ç KORUMASI • Tüm G / Ç talimatları ayrıcalıklı talimatlardır. • Bir kullanıcı programı monitör modunda bilgisayarın denetimini sağlayamaz.(Yani, bir kullanıcı programı, yürütme parçası olarak, kesme vektörüyle yeni bir adres saklar).

21. SİSTEM ÇAĞRISI KULLANARAK G/Ç YAPMAK

22. BELLEK KORUMASI • En azından kesme vektörü ve kesme servis rutinleri için bellek koruması sağlanmalıdır. • Bellek koruması için, erişebilir bir programın yasal adresler aralığını belirleyen iki kaydedici eklenir. • Temel kaydedici – en küçük yasal fiziksel bellek adresini tutar.. • Limit kaydedici – aralığın boyutunu içerir • Bellek tanımlanan aralığın dışında korunmaktadır.

23. BASE ve LİMİT KAYDEDİCİLERİNİN KULLANIMI

24. DONANIM ADRESİ KORUMA

25. DONANIM KORUMASI • Monitör modunda çalışırkne, işletim sisteminin monitör ve kullanıcı hafızasına sınırsız erişimi vardır. • Base ve limit kaydedicilerinin yükleme komutları için ayrıcalıklı komutları vardır.

26. CPU KORUMASI • Timer-İşletim sistemi belirtilen süre sağlandıktan sonra kesmeleri kontrol altına alır. • Her clock pulsesinde timer azaltılır. • Zamanlayıcı değeri 0 olduğunda kesme oluşur. • Zamanlayıcı genellikle zaman paylaşımı uygulamak için kullanılır • Zamanlayıcı aynı zamanda mevcut zamanı hesaplamak içinde kullanılır. • Load-Timer(yükleme zamanı) ayrıcalıklı bir talimattır.

27. AĞ YAPISI • Yerel Alan Ağ Yapısı • Geniş Alan Ağ Yapısı

28. YEREL ALAN AĞ YAPISI

29. GENİŞ ALAN AĞ YAPISI