Sisältöä. Tietokoneen rakenne. Ch 1 - Ch 8 [Sta06] Valikoituja paloja TITO-kurssista. Tietokonejärjestelmä

Samankaltaiset tiedostot
Tietokonejärjestelmä. Tietokoneen rakenne. Ch 1 - Ch 8 [Sta06] Valikoituja paloja. TITO-kurssista. John von Neumann ja EDVAC, 1949.

Käyttöjärjestelmät II

Käyttöjärjestelmät II

Yleiskuva. Käyttöjärjestelmät II. Tietokonejärjestelm. rjestelmä. KJ ja laitteistopiirteet. KJ ja laitteistopiirteitä.

Ongelma(t): Miten tietokoneen käyttöjärjestelmä toimii sisäisesti, jotta resurssit saadaan tehokkaaseen käyttöön?

ltöä rjestelmä Luento 2: LAITTEISTOSTA Tietokonejärjestelm KESKUSYKSIKKÖ Keskusyksikkö Kuva 1.1 KJ-I S2005 / Tiina Niklander & Auvo Häkkinen 2-1

Muistihierarkia Kiintolevyt I/O:n toteutus

Tietokoneen toiminta, K Tavoitteet (4)

Luento 2: LAITTEISTOSTA

Jakso 12 Yhteenveto. Keskeiset asiat Teemu Kerola, K2000

Suoritin. Jakso 5 Suoritin ja väylä. TTK-91 muistin rakenne. TTK-91 suorittimen rakenne

Suoritin. Luento 5 Suoritin ja väylä. TTK-91 suorittimen rakenne (1) TTK-91 muistin rakenne. Käskyjen nouto- ja suoritussykli (5)

Jakso 5 Suoritin ja väylä

Käyttöjärjestelmät, 8 op

Jakso 5 Suoritin ja väylä. Suorittimen rakenne Väylän rakenne Käskyjen suoritussykli Poikkeukset ja keskeytykset TTK-91:n ja KOKSI:n rakenne

Järjestelmän ulkoinen muisti I/O

Luento 5 (verkkoluento 5) Suoritin ja väylä

Tietojenkäsittelyn perusteet 2. Lisää käyttöjärjestelmistä

Suoritin. Luento 5 Suoritin ja väylä. TTK-91 muistin rakenne. TTK-91 suorittimen rakenne

Luento 5 Suoritin ja väylä

Kurssin asema Käyttöjärjestelmät, 8 op. Kurssikirja. Kurssin tavoite. Kurssin rakenne: Kurssin suorittaminen. Käyttöjärjestelmät - Luento 1

Jakso 5 Suoritin ja väylä

Muistihierarkia Kiintolevyt I/O:n toteutus

Käyttöjärjestelmät. Tietokoneen rakenne. Stallings, Luku 1. KJ-I S2003 / Auvo Häkkinen, CT50A2602 / Leena Ikonen 1-1

Suoritin. Luento 5 Suoritin ja väylä. TTK-91 suorittimen rakenne (1) TTK-91 muistin rakenne

Luento 5 Suoritin ja väylä

Luento 5 Suoritin ja väylä

Luento 5 Suoritin ja väylä

Luento 5 (verkkoluento 5) Suoritin ja väylä

Jakso 8 Ohjelman suoritus järjestelmässä

Jakso 8 Ohjelman suoritus järjestelmässä

Luento 0: Kurssihallinto Tietokoneen rakenne (2 ov / 4 op) Syksy 2006

Tietokoneen rakenne (2 ov / 4 op) Syksy 2006

Prosessi (4) Suorituksessa olevan ohjelman esitysmuoto järjestelmässä. Jakso 8 Ohjelman suoritus järjestelmässä. Prosessin elinkaari (9)

1. Keskusyksikön rakenne

Tietokoneen rakenne (2 ov / 4 op) Syksy 2007 Liisa Marttinen. Helsingin yliopisto Tietojenkäsittelytieteen laitos

Käyttöjärjestelmän rakenne

Stallings, Luku 1. KJ-I S2043 / Tiina Niklander Auvo Häkkisen kalvojen pohjalta 2-2. KJ-I S2003 / Auvo Häkkinen 2-1

Luento 9 Järjestelmän ulkoinen muisti

Jakso 8 Ohjelman toteutus järjestelmässä

Luento 9 Järjestelmän ulkoinen muisti

Jakso 8 Ohjelman toteutus järjestelmässä

Luentokerta 5 Ohjelman toteutus järjestelmässä (prosessi, käyttöjärjestelmä) Järjestelmän ulkoinen muisti

Tietokoneen toiminta Keskeiset asiat Mitä hyötyä tästä on? Mitä seuraavaksi? Kurssit? Asiat? Teemu Kerola, Copyright 2010

Luento 9 Järjestelmän ulkoinen muisti

Jakso 8 Ohjelman toteutus järjestelmässä. Prosessi Prosessin esitysmuoto järjestelmässä Käyttöjärjestelmä KJ-prosessit

Luento 9 Järjestelmän ulkoinen muisti

Luento 9 Järjestelmän ulkoinen muisti

Kurssin asema Käyttöjärjestelmät, 8 op. Siirtymävaiheen vastaavuudet. Kurssin tavoite. Kurssikirja. Kurssin rakenne:

Käyttöjärjestelmät, 8 op

Luento 12 Yhteenveto. Keskeiset asiat Mitä hyötyä tästä on? Mitä seuraavaksi? Kurssit? Asiat? Teemu Kerola, Copyright 2010

Prosessi (4) Luento 8 Ohjelman toteutus järjestelmässä. Prosessin elinkaari (10) Prosessin vaihto (4) Prosessin esitysmuoto järjestelmässä (4)

Osio 3: Siirräntä ja tiedostojärjestelmä

Luento 1 Tietokonejärjestelmän rakenne

NTÄ. Luento 8: SIIRRÄNT. Osio 3: Siirräntä ja tiedostojärjestelmä. ltö. Yleistä siirrännästä. Siirtonopeuksia (teoreettisia) Kuva 11.1.

Luento 1 Tietokonejärjestelmän rakenne

Luento 1 Tietokonejärjestelmän rakenne. Järjestelmän eri tasot Laitteiston nopeus

Muistihierarkia (4) Luento 9 Järjestelmän ulkoinen muisti

Luento 1 Tietokonejärjestelmän rakenne. Järjestelmän eri tasot Laitteiston nopeus

Muistihierarkia (4) Luento 9 Järjestelmän ulkoinen muisti

Luento 9 Järjestelmän ulkoinen muisti. Muistihierarkia Kiintolevyt Muut pyörivät levyt I/O:n toteutus

Muistihierarkia (4) Luento 9 Järjestelmän ulkoinen muisti

Käyttöjärjestelmät. Teemu Saarelainen Tietotekniikka

Luento 1 (verkkoluento 1) Tietokonejärjestelmä

Luento 9 Järjestelmän ulkoinen muisti

Käyttöjärjestelmän rajapinnat

Käyttöjärjestelmän rajapinnat. Siirräntä: Laiteajurit ja keskeytys. I/O-ohjain. I/O-ohjain. Siirtomenetelmät. Käyttöjärjestelmän rakenne

Luento 12 Yhteenveto

Luento 8 Ohjelman toteutus järjestelmässä

Luento 8 Ohjelman toteutus järjestelmässä. Prosessi Prosessin esitysmuoto järjestelmässä Käyttöjärjestelmä KJ-prosessit

Aliohjelmien toteutus Suoritin ja väylä

Luento 12 Yhteenveto. Keskeiset asiat Mitä hyötyä tästä on? Mitä seuraavaksi? Kurssit? Asiat?

Keskeiset asiat Mitä hyötyä tästä on? Mitä seuraavaksi? Kurssit? Asiat? Teemu Kerola, Copyright Tavoitteet (4)

Käyttöjärjestelmät: prosessit

Luento 1 (verkkoluento 1) Ohjelman sijainti Ohjelman esitysmuoto Laitteiston nopeus

Luento 9 Järjestelmän ulkoinen muisti

Muistihierarkia (4) Luento 9 Järjestelmän ulkoinen muisti

Tietokoneen toiminta, Kevät Copyright Teemu Kerola Järjestelmän eri tasot Laitteiston nopeus

Prosessi (4) Luento 8 Ohjelman toteutus järjestelmässä. Prosessi. Prosessin vaihto (4)

Kertausluento 1 (lu01, lu02, lu03) Tietokonejärjestelmän rakenne ttk-91 ja sillä ohjelmointi

Luento 9 Järjestelmän ulkoinen muisti

Luento 9 Järjestelmän ulkoinen muisti. Muistihierarkia Kiintolevyt Muut pyörivät levyt I/O:n toteutus

Luento 9 Järjestelmän ulkoinen muisti

Tavoitteet (4) Luento 12 Yhteenveto. Keskeisiä asioita. Mitä hyötyä tästä on? (2) Esimerkkikone: TTK-91 laitteisto suoritin - CPU

Luento 2 (verkkoluento 2) Ttk-91 järjestelmä

Teemun juustokakku Rekisterien, välimuistin, muistin, levymuistin ja magneettinauhan nopeudet suhteutettuna juuston hakuaikaan juustokakkua tehdessä?

Luento 9 Järjestelmän ulkoinen muisti

Muistihierarkia (4) Luento 9 Järjestelmän ulkoinen muisti. Ohjelman muistiosoitteet (3) Virtuaalimuisti (3) Virtuaalimuistin toteutus.

Luento 9 Järjestelmän ulkoinen muisti

Tietokoneen toiminta (Computer Organization I)

Sisältö SIIRRÄNTÄ. I/O-laitteiden luokittelua. Yleistä siirrännästä. Siirrännän perustekniikat. Siirtonopeuksia (teoreettisia) Kuva 11.

Tietokoneen toiminta (Computer Organization I)

Kertausluento luennoista 1-3 1

Tietokoneen toiminta (Computer Organization I) Mitä hyötyä tästä on? (4) Kurssien välisiä riippuvuuksia. Aihepiiri.

Aihepiiri Tietokoneen toiminta (Computer Organization I)

Tietokoneen toiminta (Computer Organization I)

Aihepiiri Tietokoneen toiminta (Computer Organization I)

Tietokoneen toiminta (Computer Organization I)

Tietokoneen toiminta (Computer Organization I)

Tietokoneen toiminta (Computer Organization I)

Transkriptio:

Tietokoneen rakenne Luento 1 Tietokonejärjestelmä Ch 1 - Ch 8 [Sta06] Valikoituja paloja TITO-kurssista John von Neumann ja EDVAC, 1949 Luento 1-1 Sisältöä Tietokonejärjestelmä KJ:n näkökulma laitteistoon Väylät I/O-ohjain ja muistiinkuvattu I/O Muistihierarkia Siirrännän hierarkia Etuoikeutettu suoritustila CPU:n käskysykli Keskeytyskäsittely Tavoite: u TITO-kurssin asioiden mieliinpalauttaminen Luento 1-2 Tietokoneen rakenne / 2006 / Teemu Kerola 1

Tietokonejärjestelmä (3) Laitteisto + Ohjelmisto cache MMU Control, Processing, Storage, Data movement (Sta06 Fig 1.4, 1.5, 1.6) KJ:n näkökulma laitteistoon Sovellukset Komentotulkki Varusohjelmat Palvelupyynnöt PROSESSIEN HALLINTA RESURSSIEN HALLINTA suojaus TIEDOSTOJÄRJESTELMÄ MUISTINHALLINTA lohkot SIIRRÄNTÄJÄRJESTELMÄ Laiteajurit Keskeytyskäsittely Laiteohjaimet ja laitteet Luento 1-4 Tietokoneen rakenne / 2006 / Teemu Kerola 2

Väylät Sisäinen väylä, systeemiväylä, I/O väylä Laiteohjaimet (controller, Sta06 I/O module) (Sta06 Fig 3.18 a) Luento 1-5 I/O-ohjain ja muistiinkuvattu I/O System Bus External Devices (Sta06 Fig 7.3) Ajuri ohjaa laitetta ohjaimen rekistereiden kautta Ajuri viittaa rekistereihin kuten tavalliseen muistiin u Tavalliset muistiinviittaavat load/store käskyt u Laiteohjain tunnistaa väylältä omat muistiosoitteensa u Laiteohjain ~ älykäs muistipiiri Luento 1-6 Tietokoneen rakenne / 2006 / Teemu Kerola 3

Muistihierarkia Saantiaika riippumaton / riippuu sijainnista u Rekisterit, välimuisti, keskusmuisti u Lohkopuskurointi (KJ:n toimintoa!) u Magneettiset ja optiset tallennusvälineet Tiedostopalvelimet u Network Attached Storage (NAS) u Storage Area Network (SAN) Sta06 Fig 4.1 Luento 1-7 Teemun juustokakku Register, on-chip cache, memory, disk, and tape speeds relative to times locating cheese for the cheese cake you are baking... hand table refridgerator moon Europa (Jupiter) 0.5 sec (register) 1 sec (cache) 10 sec (memory) 12 days (disk) 4 years (tape) Luento 1-8 Tietokoneen rakenne / 2006 / Teemu Kerola 4

Suorittimen suoritustilat user kernel Konekäskyt jaoteltu kahteen luokkaan u Etuoikeutetut ja tavalliset Muisti on suojattu u Käyttäjän oma muistialue merkitty ja valvottu Käyttäjätila u Voi käyttää vain tavallisia konekäskyjä u Voi viitata vain käyttäjän omaan muistialueisiin Etuoikeutettu tila priviledged, kernel user mode, normal mode user, normal kernel mode, priviledged mode u Voi käyttää kaikkia konekäskyjä, myös etuoikeutettuja konekäskyjä u Voi viitata kaikkiin muistialueisiin, myös käyttöjärjestelmän ytimen rakenteisiin Luento 1-9 Suoritustilan vaihto user SVC, INT IRET kernel Käyttäjätila etuoikeutettu tila u Keskeytys tai erityisen SVC konekäskyn suoritus u Keskeytyskäsittelijä tarkistaa onko oikeudet kunnossa suoritustilan muutokseen Etuoikeutettu tila käyttäjätila u Etuoikeutetun konekäskyn avulla esim. IRET (return from interrupt) u Palauttaa kontrollin ja suoritustilan ennalleen samankaltainen kuin aliohjelmasta paluu Luento 1-10 Tietokoneen rakenne / 2006 / Teemu Kerola 5

Siirrännän hierarkia (Tan01, Modern Oper. Syst, Fig 5-16) Luento 1-11 Suora I/O Epäsuora I/O DMA I/O Laiteajuri Direct I/O (Sta06 Fig 7.4) Luento 1-12 Tietokoneen rakenne / 2006 / Teemu Kerola 6

CPU:n käskysykli no *2 yes *1 Enter Privileged Mode *1 Disable Interrupts *2 Enter User Mode? *2 Enable Interrupts? Start Interrupt Handler *1 (Sta06 Fig 3.9+7.6) Luento 1-13 Keskeytyskäsittely * Etuoikeutettu tila vs. käyttäjätila * Keskeytysten esto vs. salliminen + Vuorottaminen Start Interrupt Handler * Interrupt Call + IRET * (Sta06 Fig 7.6) Luento 1-14 Tietokoneen rakenne / 2006 / Teemu Kerola 7

Kertauskysymyksiä Kurssikirjassa kunkin luvun lopussa u Vastaukset kirjan tekstistä Aikaisempien kurssilaisten kertauskysymyksiä aikataulusivulla kunkin luennon jälkeen u Vastaukset verkossa Mieti itse: u Tietokonelaitteiston keskeiset osat? u DMA-siirron perusperiaatteet? u Pakolliset laitteistopiirteet? u Miten CPU saadaan suorittamaan tavallista sovellusta? Entä käyttöjärjestelmää? Luento 1-15 Tietokoneen rakenne / 2006 / Teemu Kerola 8