Вопрос 31. Алгоритм запроса к оперативной памяти в системах, оснащенных кэш – памятью

В системах оснащенных КЭШ – памятью каждый запрос к оперативной памяти выполняется в соответствие со следующим алгоритмом:

1. Просматривается содержимое КЭШ – памяти с целью определения не находятся ли нужные данные в КЭШ – памяти (КЭШ – память не является адресуемой, поэтому поиск нужных данных осуществляется по содержимому – значению поля «Адрес ОП»)

2. Если данные обнаруживаются в КЭШ – памяти, то они считываются из нее и реализуемый адресат передается в процессор.

3. Если нужных данных нет, то они вместе со своим адресом копируются из ОП в КЭШ – память и результат выполнения запроса передается в процессор

При копировании данных может оказаться, что в КЭШ – памяти нет свободного места, тогда для вытеснения из КЭШ – памяти выбираются данные, к которым в последний период меньше всего обращений. Если вытисняемые данные были модифицированы за время нахождения в КЭШ – памяти, то они переписываются в ОП. Если же эти данные не были модифицированы, то их место в КЭШ – памяти объявляется свободным.

На практике в КЭШ – память вписываются не один элемент данных, а целый блок. Это увеличивает вероятность так называемого «попадания в КЭШ», то есть нахождение нужных данных в этой памяти.

Вопрос 32. Пространственная и временная локальность

Высокое значение вероятности нахождения данных в КЭШ – памяти связанно с наличием у данных объективных свойств: пространственной и временной локальности.

Под пространственной локальностью данных в КЭШ – памяти понимается такой случай, когда произошло обращение по некоторому адресу и с высокой степенью вероятности в ближайшее время произойдет обращение к соседним адресам.

Под временной локальностью данных в КЭШ – памяти понимается случай большой вероятности обращения, поэтому же адресу в ближайшее время.

Вопрос 33. Управление вводом – выводом: типы устройств. Состав внешнего устройства. Контроллер.

Одной из главных функций ОС является управление всеми устройствами ввода – вывода. ОС должна передавать устройством команды, перехватывать прерывание и обрабатывать ошибки, она также должна обеспечивать интерфейс между устройствами и остальной частью машины. В целях развития интерфейс должен быть одинаковым для всех типов устройств.

Устройства ввода – вывода делятся на два типа:

1. Блок – ориентированные устройства

2. Байт – ориентированные устройства

Блок – ориентированные устройства – хранят информацию в блоках фиксированного размера, каждый из которых имеет свой собственный адрес (самая распространённое устройство – диск).

Байт – ориентированное устройство не адресуемы и не позволяют производить операцию поиска, они генерируют, или потребляют последовательность байтов (мониторы, принтеры).

Однако некоторые внешние устройства не относятся ни к одному классу: например часы. Они не адресуемы и не порождают потоков байтов. Это устройство только выдает сигнал прерывания в некоторые моменты времени.

Вопрос 34. Организация программного обеспечения вводом – выводом. Синхронные и асинхронные передачи.

Любое внешнее устройство обычно состоит из механического и электронного компонента. Электронный компонент называют контроллером, или адаптером. Механический компонент представляет собственно устройство. Некоторые контроллеры могут управлять несколькими устройствами.

ОС обычно имеет дело не с устройством, а с его контроллером. Он выполняет простые функции: преобразует поток бит в блоки, осуществляет контроль и исправление ошибок. Каждый контроллер имеет несколько регистров для взаимодействия с центральным процессором.

В некоторых машинах адреса регистров ввода – вывода (часто называются портами) образуют собственное адресное пространство.