Bilgisayar-Sistem Yapıları

• G/Ç cihazları ve işlemci eş zamanlı çağrı yapabilir.
• Her aygıt denetleyicisi, belirli bir aygıt tipinden sorumludur
• Her aygıt denetleyicisinin yerel bir buffer'i vardır. (arabellek)
• İşlemci ana bellekten yerel buffer'e veri taşır yada veriyi alır.
• G/Ç işlemleri için buffer kullanılır.
• Kontrolcü işlem tamamlandıysa, İşlemciyi interrupt ile uyarır. (kesme)

Kesmenin ortak fonksiyonları

• Kesme geldiğinde, kontrol kesme servis rutinine geçer.
• Bu işlem kesme vektörleri sayesinde olmaktadır. Kesme vektörleri tüm servis rutinlerinin adresini barındırır.
• Kesme mimarisi mutlaka kesilen makine kodunun adresini tutmalıdır.
• Kesme kayıplarını engellemek için bir kesme işlenirken kesme alımı durdurulur.
• Trap, yazılım kesmesidir. Bir hatadan yada kullanıcı tarafından oluşturulabilir.
• İşletim sistemi kesmeye dayalı çalışır.

Kesme Kullanımı

• İşletim sistemi, işlemcinin durumunu (registerleri, program counteri) kaydeder.
• Ne tür kesmenin geldiğini inceler.

  • polling
  • vektörlü kesme sistemi

Direct Memory Access Yapısı

• Yüksek hızda G/Ç aygıtları ile iletişim kurmayı amaçlar
• Aygıt denetleyicisi buffer'den ana belleğe veri taşır. Bu olaya İşlemci müdahil olmamakta.
• Kesme işleminin sıklığı azalmıştır. Önceden byte byte kesme gelirken, şimdi blok blok kesme gelmektedir.

Depolama Yapısı

• Ana bellek bize işlemci tarafından direkt erişebileceğimiz depolama alanını tutmaktadır.
• İkincil depolama (Secondary storage) ana belleğin bir uzantısıdır, kalıcı depolama sunar
• Manyetik diskler metal yada cam yapılardan oluşan manyetik kayıtlar tutan disklerdir

  • Disk yüzeyi bölmelere bölünmüştür, en küçük yapı sector ve sectorlerin bir araya gelerek oluşturduğu yapılarda track olarak adlandırılır
  • Disk denetleyicisi sayesinde mantıksal işlemler aygıt ve bilgisayar arasında gerçeklenir.

Depolama Hiyerarşisi

• Depolama sistemleri hiyerarşik düzenlenir.

  • Hız
  • Maaliyet
  • Uçuculuk

• Caching belirli bir veriyi yavaş sistemden, hızlı sisteme kopyalama işlemidir. ikincil depolamalarda veriler ana belleğe kopyalanarak istenen hıza ulaşılmış olunur.

Donanım Koruması

• Dual-Mod Operasyonu
• G/Ç Koruması
• Bellek Koruması
• İşlemci Koruması

Dual-Mode Operasyonu

• Kaynakları paylaşılan bir sistemde, çalışan bir programın başka programları kısıtlayacak eylemlerde bulunmasını engelleyen faktördür.
• Donanımsal olarak iki farklı operasyon modunu destekler.

  • User mode: Kullancının yaptığı işlemlerdir
  • Monitor/Kernel/System mode: İşletim sistemi tarafından yapılan işlemlerdir.

• Bir kesme geldiğinde işletim sistemi otomatik olarak sistem moduna geçer, işlemleri tamamladıktan sonra geri user moduna gelecektir.

G/Ç Koruması

• Tüm Giriş/Çıkış makine kodları sistem modunda çalıştırılabilir.
• Kullanıcı programları işletim sistemi tarafından sunulan fonksiyonları kullanmalıdır.

Bellek Koruması

• En azından kesme vektörü ve kesme servis rutinleri için bellek koruması olması gerekmektedir.
• Bellek korumasının olabilmesi için iki register ekleyerek programın erişebileceği bellek aralığı belirlenebilir.

  • Base register: Programın erişebileceği en küçük adres.
  • Limit register: Erişilebilecek alan büyüklüğü

• Bu alanlar dışına erişmeye çalışan process'ler hata alacaklardır.

Donanım Koruması

• Sistem moduna çalışırken, işletim sistemi hem kullanıcı belleğine hemde sistem belleğine erişebilir.
• Base ve Limit registerleri kısıtlanmış makine kodları için geçerlidir.
• Kısıtlanmamış makine kodları sadece sistem modunda çalıştırılabilir

İşlemci Koruması

• Zamanlayıcı, belirlenen zamanın üstüne çıkıldığında kesme üreterek işletim sisteminin kontrolü almasını sağlamaktadır.
• Birden çok program çalıştırılırken bir programın tüm gücü elinde tutmasını engeller, sistemin eşit paylaşımlasını sağlar.
• Zamanlayıcı sadece sistem modunda ayarlanabilir.