Архитектура аппаратных и программных средств персонального компьютера

Классификация операционных систем

Для ОС давно сформировалось небольшое количество классификаций:

· по назначению;

· по режиму обработки задач;

· по способу взаимодействия с системой;

· по способам построения.

 

Различают ОС общего и специального назначения. Последние подразделяются: для переносных микрокомпьютеров и различных встроенных систем, организации и веления баз данных, решения задач реального времени.

По режиму обработки задач различают ОС, обеспечивающие однопрограммный и мультипрограммный режимы (создают видимость одновременного выполнения нескольких программ).

При организации работы с вычислительной системой в диалоговом режиме можно говорить об однопользовательских (однотерминальных) и мультитерминальных ОС. Например, мультитерминальной ОС для ПК является Linux. Очевидно, что для организации мультитерминального доступа необходимо обеспечить мультипрограммный режим работы. Однопрограммной и однопользовательской является OS MS-DOS.

Основной особенностью операционных систем реального времени (ОСРВ) является обеспечение обработки поступающих заданий в течении заданных интервалов времени, которые нельзя превышать. Одной из наиболее известных ОСРВ для ПК является OS QNX.

Для организации совместного использования информационного пространства и общих ресурсов используются сетевые ОС. В качестве примера можно назвать UNIX, Windows NT.

По основному архитектурному принципу ОС разделяются на микроядерные и монолитные. Микроядерной является OS QNX, а монолитной – Windows 95/98. Ядро OS Windows мы не можем изменить, исходные коды нам не доступны и нет программы для сборки ядра. В OS Linux мы можем сами собрать ядро, включив в него необходимые нам программные модули и драйверы.

 

В самом общем виде аппаратные средства персонального компьютера можно представить в виде нескольких блоков (рис.1).

 

Рис.1. Аппаратные средства персонального компьютера

 

Шина данных используется для переноса информации между основными узлами компьютера. Перенос данных происходит по параллельным линиям, их количество называют шириной шины.

Шиной адреса управляет микропроцессор.

Память может быть односторонней (чтение) – ПЗУ (ROM) хранит программы и данные, образующие в совокупности базовую систему ввода/вывода BIOS и двухсторонней (чтение и запись) – оперативная память (RAM).

Порты – специальные аппаратные регистры, используемые для управления аппаратными средствами ПК. Каждый порт имеет свой уникальный номер.

На шине управления микропроцессор выставляет команды управления узлами системы и получает ответные сигналы состояния узлов и подтверждение выполнения команды.

Ширина шины данных и ширина шины адреса являются важнейшими характеристиками микропроцессора. Микропроцессоры Intel 8086/88 имеют 20-разрядную шину адреса и 16/8-разрядную шину данных. Ширина шины адреса устанавливает для ПК IBM PS XT, основанного на микропроцессоре i8088, ограничение на объем адресуемой памяти в 1 Мбайт (220 байт).

Микропроцессоры Intel 8086/88 работают в реальном режиме (real mode):

· адрес памяти, формируемый микропроцессором, является физически адресом;

· все машинные команды системы команд микропроцессора разрешены для исполнения любой программой;

· объем адресуемой памяти ≤ 1Мбайт.

 

Регистры микропроцессоров Intel 8086/88

Все регистры условно можно разбить на три группы:

 

a) регистры общего назначения (РОН) – AX, BX, CX, DX – 16-разрядные;

b) регистры-указатели: DI, SI, BP, SP, IP – 16-разрядные;

c) сегментные регистры: CS, DS, ES, SS – 16- разрядные.

           
   
 
 
 

 


Рис.2. Регистры общего назначения микропроцессора Intel 8086/88

 

РОН микропроцессора Intel 8088 – 8-разрядные, позволяют обращаться к целому слову (два байта) в регистре AX, BX, CX, DX или к отдельным байтам (AH, BH, CH, DH – к старшему байту, AL, BL, CL, DL – к младшему байту). РОН микропроцессора Intel 8086 – только 16-разрядные (рис.2).

РОН используются для промежуточного хранения операндов.

Регистры-указатели допускают доступ только к целому слову в регистре.

Регистр IP в паре с регистром CS задает физический адрес в памяти следующей машинной команды: (CS:IP).

 

Регистр флагов или слово состояния процессора (PSW) содержит 16 бит, из которых используется только 9 (рис.3).

       
   
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
 
 

 

 


Рис.3. Регистр флагов микропроцессоров Intel 8086/88

Флаги условий устанавливаются аппаратурой арифметико-логического устройства микропроцессора по результатам выполнения машинной команды:

· CF – флаг переноса;

· PF – флаг паритета;

· AF – флаг дополнительного переноса;

· ZF –флаг нуля;

· SF – флаг знака;

· OF – флаг переполнения;

Флаги управления влияют на функционирование аппаратуры процессора:

· TF – флаг трассировки;

· DF – флаг направления;

· IF – флаг управления маскируемыми прерываниями (1- процессор реагирует на прерывания, генерируемые внешними устройствами, 0 – не реагирует).