‫מערכות הפעלה‬ ‫תרגול ‪ – 7‬ניהול פסיקות‪ ,‬קלט‪/‬פלט‬ ‫‪xfork‬‬ ‫‪‬‬ ‫חיקוי ‪ XINU‬לקריאת ‪fork‬‬ ‫‪ ‬מייצרים תהליך חדש עבור תהליך הבן‬ ‫‪ ‬מעתיקים תוכן המחסנית מתהליך האב אל תהליך הבן‬ ‫‪ ‬מחשבים מצביע הקוד עבור תהליך הבן‬ ‫‪ ‬מסמלצים קריאה ל‪ctxsw-‬‬ ‫‪ ‬מחזירים ‪ pid‬של תהליך חדש לאב או ‪ 0‬לבן‬ ‫‪2‬‬ ‫מאי ‪10‬‬ ‫‪ – retip‬חישוב כתובת חזרה‬ ‫‪3‬‬ ‫מאי ‪10‬‬ xfork 10 ‫מאי‬ 4 ‫‪xfork‬‬ ‫הכנת‬ ‫מחסנית‬ ‫עדכון ‪bp‬‬ ‫עבור ‪xmain‬‬ ‫הרצת‬ ‫תהליך הבן‬ ‫‪5‬‬ ‫מאי ‪10‬‬ ‫שאלות שצריך לשאול‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪6‬‬ ‫האם צריך ליצור תהליך חדש עם ‪ pid‬חדש או‬ ‫מספיק לשנות תהליך קיים?‬ ‫האם צריך להקצות מחסנית נוספת?‬ ‫מה המחסנית אמורה להכיל?‬ ‫איך התהליך יחזור מהקריאה?‬ ‫האם דרושים משתנים נוספים כדי לבצע את‬ ‫המשימה?‬ ‫מאי ‪10‬‬ ‫פסיקות ב‪XINU-‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪7‬‬ ‫לא ניתן לממש שגרת טיפול בפסיקה בשפת ‪C‬‬ ‫אסטרטגיית שני שלבים‪:‬‬ ‫פסיקות מועברות לשגרה קטנה הכתובה בשפת‬ ‫אסמבלר שאחראית על טיפול בערכי אוגרים‪ ,‬זיהוי‬ ‫ההתקן שגרם לפסיקה‪ ,‬וחזרה מפסיקה‬ ‫בנוסף השגרה גם קוראת לפונקצית טיפול ראשית‬ ‫עבור אותו התקן שכתובה ב‪C-‬‬ ‫מאי ‪10‬‬ ‫)‪Interrupt Dispatcher (io.h‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪8‬‬ ‫משתמש בטבלת הפסיקות ‪ intmap‬שכוללת פניות‬ ‫לשגרת‪:‬‬ ‫מאי ‪10‬‬ Interrupt Dispatcher (intcom.asm) :‫הגדרת הטבלה באסמבלי‬ 10 ‫מאי‬  9 ‫‪intcom‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪ – intcom‬יכולה לבצע שגרת ‪ BIOS‬לפני טיפול בפסיקה‬ ‫קריאה ל‪?BIOS-‬‬ ‫‪iflag != 0‬‬ ‫כן‬ ‫קריאה ל‪BIOS-‬‬ ‫לא‬ ‫השבת החלפת תהליכים‬ ‫מחסנית ‪CS != CS‬‬ ‫כן‬ ‫‪pcxflag = 0‬‬ ‫האם פסיקה התבצעה בזמן‬ ‫ריצה של רוטינה מחוץ ל‪-‬‬ ‫‪?)BIOS, DOS( XINU‬‬ ‫לא‬ ‫קרא ל‪ISR XINU-‬‬ ‫קרא ל‪ISR XINU-‬‬ ‫שחזר ‪pcxflag‬‬ ‫חזור מפסיקה (‪)IRET‬‬ ‫‪10‬‬ ‫מאי ‪10‬‬ ‫‪Interrupt Dispatcher‬‬ ‫‪ – intcom ‬יכולה לבצע שגרת ‪ BIOS‬לפני טיפול‬ ‫בפסיקה‬ ‫‪ ‬קריאות ‪ BIOS‬מאפשרות פסיקות‪ ,‬ולא יכולות להגן‬ ‫על המשתנים הגלובליים שלהם מפני קריאות‬ ‫חוזרות מתהליכים שונים )‪ – (non-reentrant‬יש‬ ‫צורך לבטל החלפת תהליכים‬ ‫‪ ‬אם התהליך מתחלף זה יכול לגרום לפסיקת ‪BIOS‬‬ ‫נוספת‬ ‫‪11‬‬ ‫מאי ‪10‬‬ ‫עיבוד פסיקה עם ‪ pcxflag‬מכובה‬ ‫‪ ‬דגל ‪ pcxflag‬שולט ב‪resched-‬‬ ‫‪ pcxflag = 0 ‬כשהמחסנית הלוקלית משמשת‬ ‫לקריאות ‪BIOS‬‬ ‫‪ xdisable/xrestore ‬שולטות על הדגל‬ ‫‪ ‬שדה ‪ iflag‬בכניסת ‪ intmap‬אומר האם לבצע‬ ‫קריאה לשגרה המקורית לפני קריאה לשגרת‬ ‫‪XINU‬‬ ‫‪12‬‬ ‫מאי ‪10‬‬ ‫עיבוד פסיקה עם ‪ pcxflag‬דלוק‬ ‫‪ ‬האם ניתן לעשות ‪ ?resched‬כן‪ ,‬בתנאי שלא‬ ‫מתבצעת קריאה לשגרת ‪BIOS‬‬ ‫‪ ‬נראה תרשים שמציג למה זה בטוח עבור שני‬ ‫תהליכים‪ P ,‬ו‪Q-‬‬ ‫…‬ ‫)‪Intcom (2‬‬ ‫איך נמנע " ‪stack‬‬ ‫‪?"overflow‬‬ ‫‪13‬‬ ‫‪Q‬‬ ‫‪ISR‬‬ ‫)‪Intcom (1‬‬ ‫‪P‬‬ ‫‪Resched‬‬ ‫מאי ‪10‬‬ ‫עיבוד פסיקה עם ‪ pcxflag‬דלוק‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪14‬‬ ‫לכל תהליך יש מחסנית משלו‬ ‫רק פסיקה אחת מתבצעת עבור אותו תהליך‬ ‫כשהתהליך חוזר למעבד הפסיקות שוב מכובות עד‬ ‫לחזרה מהפסיקה המקורית‬ ‫פסיקה נוספת לא תופיע בזמן ריצה של פסיקה‬ ‫בהקשר של ‪P‬‬ ‫פסיקה אכן יכולה להופיע בזמן ריצה של ‪Q‬‬ ‫מאי ‪10‬‬ ‫עיבוד פסיקה עם ‪ pcxflag‬דלוק‬ ‫‪ resched ‬בזמן עיבוד פסיקה הוא בטוח אם‪:‬‬ ‫‪ ISR ‬מעדכן את כל הנתונים הגלובליים לפני קריאה‬ ‫ל‪resched-‬‬ ‫‪ ‬אף שגרה לא מתירה פסיקות בלי שאסרה אותן‬ ‫לפני זה‬ ‫‪ ‬היוצא מן הכלל – מהלך העדכון שמתיר את‬ ‫הפסיקות בעליית המערכת‬ ‫‪15‬‬ ‫מאי ‪10‬‬ ‫כללים לכתיבת ‪ISR‬‬ ‫‪ ‬לא מרימה דגל של פסיקות בצורה מפורשת‬ ‫‪ ‬יכולה לבצע ‪( resched‬בודקת את תקינות המבנים‬ ‫הגלובליים לפני הקריאה)‬ ‫‪ ‬לא קוראת לפונקציה שמעבירה את התהליך למצב‬ ‫שונה מ‪ CURR-‬ו‪READY-‬‬ ‫‪ ‬לא משאירה פסיקות מכובות הרבה זמן –‬ ‫ההתקנים חייבים לפעול נכון‬ ‫‪ ‬זמן העיקוב האפשרי הוא תלוי התקן‬ ‫‪16‬‬ ‫מאי ‪10‬‬ ‫דוגמה – הרחבת שגרת הפסיקה‬ ‫‪ ‬לא מרימה דגל של פסיקות בצורה מפורשת‬ ‫‪ ‬יכולה לבצע ‪( resched‬בודקת את תקינות המבנים‬ ‫הגלובליים לפני הקריאה)‬ ‫‪ ‬לא קוראת לפונקציה שמעבירה את התהליך למצב‬ ‫שונה מ‪ CURR-‬ו‪READY-‬‬ ‫‪ ‬לא משאירה פסיקות מכובות הרבה זמן –‬ ‫ההתקנים חייבים לפעול נכון‬ ‫‪ ‬זמן העיקוב האפשרי הוא תלוי התקן‬ ‫‪17‬‬ ‫מאי ‪10‬‬ ‫קלט‪/‬פלט ב‪XINU-‬‬ ‫‪18‬‬ ‫מאי ‪10‬‬ ‫קלט‪/‬פלט ברמת המכונה‬ ‫שיטות קלט‪/‬פלט‪:‬‬ ‫‪ ‬קלט‪/‬פלט דרך ‪ports‬‬ ‫‪( Memory Mapped I/O ‬קלט‪/‬פלט ממופה‬ ‫לכתובות)‬ ‫‪ ‬משולבת‪)DMA( Direct Memory Access :‬‬ ‫‪19‬‬ ‫מאי ‪10‬‬ ‫קלט‪/‬פלט דרך ‪ports‬‬ ‫‪ ‬מרחב כתובות נפרד מהזיכרון‬ ‫‪ ports ‬מייצגים מעין ערוצים עם ‪ 2‬קצוות‪ :‬במעבד‬ ‫ובהתקן (בדרך כלל ‪ chip‬אחר)‬ ‫‪ ‬מרחב כתובות – ‪ 0‬עד ‪( 65535‬רובם לא בשימוש)‬ ‫‪ ‬החיבור הוא בחומרה‪ ,‬ומספרו ידוע למעבד‬ ‫‪ ‬ישנם גם חיבורים שלא למעבד‪ ,‬הם לא נגישים‬ ‫מקוד אסמבלר ומספרם אינו ידוע‬ ‫‪20‬‬ ‫מאי ‪10‬‬ ‫פקודות מכונה לקריאה‪/‬כתיבה ל‪ports-‬‬ ‫‪‬‬ ‫מבנה פקודת ‪:IN‬‬ ‫‪AL‬‬ ‫‪port num‬‬ ‫או‬ ‫או‬ ‫‪AX‬‬ ‫‪IN‬‬ ‫או‬ ‫‪DX‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪EAX‬‬ ‫קורא בית או מילה או מילה כפולה מתוך ה‪port-‬‬ ‫לאוגר האקומולטור (‪)EAX ,AX ,AL‬‬ ‫מספר ‪ port‬הוא קבוע בין ‪ 0‬ל‪255-‬‬ ‫‪21‬‬ ‫מאי ‪10‬‬ ‫פקודות מכונה לקריאה‪/‬כתיבה ל‪ports-‬‬ ‫‪‬‬ ‫מבנה פקודת ‪:OUT‬‬ ‫‪AL‬‬ ‫‪AX‬‬ ‫‪EAX‬‬ ‫‪port num‬‬ ‫או‬ ‫או ‪OUT‬‬ ‫או‬ ‫‪DX‬‬ ‫‪ ‬כותבת בית או מילה או מילה כפולה מהאקומולטור‬ ‫(‪ )AL, AX, EAX‬ל‪.port-‬‬ ‫‪ ‬מספר ‪ port‬הוא קבוע בין ‪ 0‬ל‪255-‬‬ ‫‪22‬‬ ‫מאי ‪10‬‬ ‫פקודות מכונה לקריאה‪/‬כתיבה ל‪ports-‬‬ ‫‪‬‬ ‫דוגמאות‪:‬‬ ‫‪ ‬קריאת תו מהמקלדת‬ ‫‪IN AL, 60h‬‬ ‫‪ ‬שליחת תו למדפסת‬ ‫‪MOV DX, 378h‬‬ ‫‪OUT DX, AL‬‬ ‫‪‬‬ ‫הערה‪ :‬אם רוצים לגשת ל‪ port-‬עם מספר גבוה מ‪255-‬‬ ‫חייבים להשתמש רק בגרסת ‪ DX‬שמספרו המרבי הוא‬ ‫‪65535‬‬ ‫‪23‬‬ ‫מאי ‪10‬‬ ‫פקודות מכונה לקריאה‪/‬כתיבה ל‪ports-‬‬ ‫‪ ‬אם משתמשים ב‪ AX-‬או ב‪ EAX-‬בפקודות ‪ IN‬ו‪-‬‬ ‫‪ OUT‬הבתים המשמעותיים יותר נכתבים למספרי‬ ‫‪ ports‬עוקבים‬ ‫‪ ‬דוגמה‪:‬‬ ‫‪OUT 200, AX‬‬ ‫‪ AL ‬נכתב לתוך ‪ port‬מספר ‪ AH ,200‬נכתב לתוך‬ ‫‪ port‬מספר ‪201‬‬ ‫‪24‬‬ ‫מאי ‪10‬‬ ‫פקודות מכונה לקריאה‪/‬כתיבה ל‪ports-‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪25‬‬ ‫אי אפשר לכתוב ל‪ port-‬בצורה לא מסודרת‬ ‫לכל ‪ port‬מוגדר פרוטוקול של בדיקות סטאטוס‬ ‫ואישורי קבלה‬ ‫רב מספר ה‪ ports-‬אינם מנוצלים ולא מחברים דבר‪.‬‬ ‫שום תקלה לא נגרמת כשקראים או כותבים זבל‬ ‫ל‪ port-‬שלא מחובר‪.‬‬ ‫מאי ‪10‬‬ ‫‪Memory Mapped I/O‬‬ ‫‪ ‬מרחב כתובות נפרד מהזיכרון‬ ‫‪ ‬כתובות מסוימות מנותבות להתקני ק‪/‬פ במקום‬ ‫לזיכרון‬ ‫‪ ‬מימוש בחומרה‬ ‫‪ ‬דוגמה‪ :‬כתיבה‪/‬קריאה לזיכרון המסך‪:‬‬ ‫‪ ‬סגמנטים ‪( A000h‬כתובת פיזית ‪B000h ,)640k‬‬ ‫(כתובת פיזית ‪( B800h ,)704k‬כתובת פיזית‬ ‫‪ )736k‬מנותבים לזיכרון של כרטיס מסך של‬ ‫מחשב‬ ‫‪26‬‬ ‫מאי ‪10‬‬ ‫‪DMA‬‬ ‫‪ ‬שילוב של שני מקרים קודמים‬ ‫‪ ‬דרך ‪ ports‬המעבד מנחה ‪ chip‬של ‪ DMA‬לקרוא‬ ‫ממקום מסוים בהתקן (נניח ‪ track‬מסוים בדיסק)‬ ‫לזיכרון או להיפך‬ ‫‪ ‬המידע לא עובר דרך המעבד ובזמן הזה המעבד‬ ‫יכול להמשיך לעסוק בדברים אחרים‪ ,‬במקביל ל‪-‬‬ ‫‪DMA‬‬ ‫‪27‬‬ ‫מאי ‪10‬‬ ‫‪Support Chips‬‬ ‫‪" ‬מעבדים קטנים" למשימות מיוחדות‬ ‫‪ ‬מורידים משימות מהמעבד‬ ‫‪ ‬ניתן לשנות התנהגותם על ידי כתיבה לאוגרים‬ ‫שלהם דרך ‪ports‬‬ ‫‪ ‬דוגמת ‪Timer – Support Chip‬‬ ‫‪ ‬נתרכז בשני ‪ – Support Chips‬בקר הפסיקות‬ ‫ובקר התקנים חיצוניים‬ ‫‪28‬‬ ‫מאי ‪10‬‬ ‫דוגמה – קריאת תו מהמקלדת (פסיקה ‪)9‬‬ ‫רק בחיבורים‬ ‫למעבד יש‬ ‫מספרי ‪port‬‬ ‫בקר התקנים ‪8255‬‬ ‫‪A8259‬בקר פסיקות‬ ‫‪Port 61h‬‬ ‫‪Port 20h‬‬ ‫‪Port 60h‬‬ ‫‪CPU‬‬ ‫‪29‬‬ ‫מאי ‪10‬‬ ‫דוגמה – קריאת תו מהמקלדת‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫קרא את התו דרך ‪port 60h‬‬ ‫הודע לבקר ההתקנים שהתו נקרא‪:‬‬ ‫‪ ‬קרא תוכן ‪port 61h‬‬ ‫‪ ‬הדלק את הביט העליון של מס' ה‪ 8‬ביט הזה ושגר אותו חזרה ל‪-‬‬ ‫‪port 61h‬‬ ‫‪ ‬כבה את הביט העליון של מס' ה‪ 8‬ביט הזה ושגר אותו חזרה ל‪-‬‬ ‫‪port 61h‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪30‬‬ ‫הודע לבקר הפסיקות שהפסיקה טופלה דרך ‪ port 20h‬על‬ ‫ידי שליחת מספר ‪ 20h‬לתוך ה‪port-‬‬ ‫מאי ‪10‬‬