Аппаратный уровень вычислительной системы
Аппаратный уровень ВС. С позиции верхних уровней это физические ресурсы и система команд ЭВМ. Каждому физическому ресурсу соответствует определенный аппаратный компонент компьютера и его характеристики.
Характеристики:
1)Правила программного использования (для ЦП – система команд, для внешних устройств – команды управления ими)
2) производительность и/или емкость (ЦП – тактовая частота, разрядность обработки машинного слова; для внешнего запоминающего устройства – объем помещающейся информации и скорость доступа)
3) Степень занятости или используемости (ЦП – время, которое было затрачено, ОЗУ – объем используемой памяти; для линий связи – их загруженность)
Все эти характеристики определены для данного конкретного устройства в конкретном случае. Одно и тоже устройство может иметь различные характеристики, в зависимость от использования.
Средства программирования, доступные на аппаратном уровне:
• система команд компьютера;
• аппаратные интерфейсы программного взаимодействия с физическими ресурсами.
Управление физическими ресурсами ВС
Данный уровень является 1-м первым уровнем системного программного обеспечения вычислительной системы и его назначение в систематизации и стандартизации правил программного использования физических ресурсов. На этом уровне обеспечивается создание программ управления физическими ресурсами. Для обеспечения управления физическими ресурсами, используются программы, которые называются драйверами физического ресурса (устройства).
 |
Драйвер физического устройства – программа, основанная на использовании команд управления конкретного физического устройства и предназначенная для организации работы с данным устройством.
Драйвер А предоставляет возможность работы с блочной организацией данных на магнитной ленте. Это означает, что вся информация, которая записывается на магнитную ленту, представлена в виде последовательности блоков данных фиксированного размера, каждый из блоков данных пронумерован от начала этой ленты. Соответственно для чтения данных с ленты мы должны пропустить все блоки, который предшествуют необходимому нам блоку и после этого идет обмен.
2-я модель – это модель, в которой магнитная лента организована в виде устройства, в котором используется запись определенной длины. В этом случае каждая запись ограничивается маркером начала и маркером конца. В общем случае длина записи может быть неограниченной. Для чтения информации при этой модели организации драйвера мы должны пропустить соответствующее количество записей до записи с необходимым номером.
Уровень управления физическими ресурсами – программная составляющая вычислительной системы, обеспечивающая предоставление для каждого конкретного физического ресурса интерфейса для использования – драйвер физического ресурса (устройства).
Драйвер физического устройства упрощает для пользователя интерфейс работы с устройством.
Драйвер физического устройства скрывает от пользователя детальные элементы управления конкретным физическим устройством. Драйвер физического устройства ориентирован на конкретные свойства устройства.
На данном уровне иерархии вычислительной системы обеспечивается корректное функционирование и использование физических ресурсов/устройств.
На этом уровне пользователю доступны: системы команд, аппаратные устройства, доступ к физическим ресурсам через соответствующие драйверы.
Проблемы:
1)Для работы на этом уровне надо быть знакомым с интерфейсом соответствующего устройства
2) Программа должна модифицироваться для работы с устройствами другого типа
Управление логическими/виртуальными ресурсами
Логическое/виртуальное устройство (ресурс)– устройство/ресурс, некоторые эксплутационные характеристики которого (возможно все) реализованы программным образом.
Драйвер логического/виртуального ресурса - программа, обеспечивающая существование и использование соответствующего ресурса
Разветвленная иерархия виртуальных и физических устройств:
Драйверы делятся на 3 категории
1.Драйверы физических устройств
2. драйверы логических или виртуальных устройств, обобщающие и унифицирующие возможность доступа для устройств
одного класс.
3. Драйверы логических виртуальных устройств не существующих в аппаратном виде
.Рассмотрим пример ниже. Группа А - это драйвера физических устройств, мы видим здесь драйвера конкретных дисковых устройств, здесь драйвер жесткого диска фирмы IBM , здесь еще какой-нибудь; драйвер оперативной памяти и т.д. Группа В – это драйвера виртуальных ресурсов, которые обобщают свойства конкретных устройств, в частности драйвер виртуального диска, это означает что в системе есть единый упрощенный интерфейс, который доступен для программиста и программ и который обеспечивает работу с виртуальным диском. Что в данный момент ассоциируется с виртуальным диском – это уже проблема операционной системы, с ним может быть ассоциирован драйвер конкретного физического устройства (драйвер физического диска, драйвер оперативной памяти). Группа С – файловая система;
Т.о. все что есть в ВС на программном уровне, мы можем переопределить в терминах ресурсов и драйверов.
Уровень управления физическими и виртуальными ресурсами составляют ОС.
Ресурсы вычислительной системы - совокупность всех физических и виртуальных ресурсов.
Одна из характеристик ресурсов вычислительной системы их конечность, следовательно возникает конкуренция за обладание ресурсом между его программными потребителями.
Операционная система - это комплекс программ, обеспечивающий управление ресурсами вычислительной системы.
Средства программирования, доступные на уровнях управления ресурсами ВС:
• система команд компьютера;
• программные интерфейсы драйверов устройств (как физических, так и виртуальных)
На уровне ОС пользователю доступны:
1. Системы команд;
2. Аппаратные интерфейсы;
3. Интерфейсы физических и виртуальных устройств.