Основные режимы работы программ

Практически любая МПС (в том числе и компьютер) имеет три основных режима работы:

1) выполнение основной программы;

2) обслуживание прерываний;

3) прямой доступ к памяти.

Выполнение основной программы. В этом режиме процессор выбирает из памяти очередную команду программы и выполняет соответствующую операцию, читая данные из памяти или из УВВ, записывая данные в память или УВВ. В этом режиме процессор является единоличным ведущим (хозяином – Master) магистрали (системной шины) МПС. Все операции обмена информацией инициируются только процессором, все они выполняются строго в порядке, определяемом исполняемой программой.

Для хранения адреса очередной команды служит специальный регистр МП – счетчик команд или программный счетчик PC (Program Counter), содержимое которого автоматически увеличивается на 1 (инкрементируется) после выборки очередного байта команды. Таким способом обеспечивается последовательность выборки команд в процессе выполнения программы. При выборке очередной команды содержимое PC поступает на шину адреса, обеспечивая считывание из памяти следующей команды выполняемой программы. При реализации безусловных или условных переходов (ветвлений) или других изменений последовательности выполнения команд производится загрузка в PC нового содержимого, в результате чего происходит переход к другой ветви программы или подпрограмме.

ClipAI: работа с программой. Краткая инструкция и демонстрация основных режимов.

Обращение к подпрограмме реализуется при поступлении в МП специальной команды вызова подпрограммы, которая указывает адрес первой команды вызываемой подпрограммы. Этот адрес загружается в PC, обеспечивая выборку первой команды подпрограммы. Предварительно выполняется процедура сохранения в специальной области ОЗУ текущего содержимого PC, где в этот момент хранится адрес следующей команды основной программы, чтобы обеспечить возвращение к ней после выполнения подпрограммы. Возврат в основную программу реализуется при поступлении команды возврата, завершающей подпрограмму. По этой команде сохранявшееся содержимое PC снова загружается в счетчик команд, обеспечивая выполнение команды, которая в основной программе следовала за командой вызова подпрограммы.

Для реализации процедуры вызова подпрограммы и возврата из нее используется стек (stack) – часть ОЗУ, предназначенная для временного хранения данных, и работающая по принципу LIFO (Last In-First Out – последним пришел, первым ушел).

Особенность стека – это заданный и неизменный способ адресации. Адресация к ячейкам стека производится с помощью специального регистра – указателя стека SP (Stack Pointer), который входит в состав МП. При записи любого числа (кода) в стек число записывается по адресу, определяемому как содержимое регистра SP, предварительно уменьшенное на единицу (декрементированное), т.е. (SP) = (SP) – 1. При чтении из стека число читается из ячейки с адресом, определяемым содержимым указателя стека, после чего это содержимое увеличивается на единицу (инкрементируется), т.е. (SP) = (SP) + 1. В результате получается, что число, записываемое последним, будет прочитано первым, а число, записанное первым, будет прочитано последним.

Запуск программы Proptimax, выбор языка, основные режимы работы

Обслуживание прерываний. При работе МПС часто возникают ситуации, когда требуется прервать выполнение текущей программы и перейти к подпрограмме, обеспечивающей реакцию системы на создавшиеся обстоятельства. Прерывания можно разделить на программные, аппаратные и исключения.

Программные прерывания возникают при поступлении в МП соответствующих команд. Аппаратные прерывания активизируются при поступлении сигналов от внешних устройств. Исключениями являются ошибки, возникающие при работе МП.

Во всех этих ситуациях МП завершает выполнение очередной команды и заносит в стек текущее содержимое счетчика команд PC, которое является адресом возврата к прерванной программе после выполнения подпрограммы обслуживания, и содержимое регистра состояния PSW (EFLAGS). Затем в PC загружается из памяти вектор прерывания – начальный адрес соответствующей подпрограммы обслуживания, которая часто называется обработчиком прерывания. Эти вектора являются входами в подпрограммы обслуживания и хранятся в таблице векторов прерываний, которая записывается в памяти МПС. Завершается подпрограмма обслуживания специальной командой возврата из прерывания, которая извлекает из стека хранившееся содержимое PC и PSW (EFLAGS) и загружает его обратно в эти регистры, обеспечивая возвращение к выполнению прерванной программы.

Прямой доступ к памяти. Режим прямого доступа к памяти ПДП (англоязычный термин DMA – Direct Memory Access) используется, если необходимо произвести пересылку значительного объема информации между ОЗУ и каким-либо внешним устройством. Реализация такой пересылки с помощью соответствующей программы требует использования отдельной команды для пересылки каждого байта или слова и значительного времени на ее выполнение.

Для пересылки больших массивов информации в МПС используются специальные микросхемы – контроллеры ПДП, которые реализуют режим прямого доступа к памяти. При поступлении запроса от внешнего устройства контроллер выдает соответствующий сигнал микропроцессору.

Получив этот сигнал, процессор завершает очередной цикл обмена по системной шине и отключается от нее, то есть переводит выходы своих буферов, присоединенных к шинам адреса, данных и управления в Z-состояние. При этом процессор выдает контроллеру ПДП сигнал разрешения на реализацию прямого доступа. Получив этот сигнал, контроллер принимает на себя управление системной шиной.

Он выдает на шину адреса ячеек ОЗУ, с которыми выполняется текущий цикл обмена, формирует необходимые сигналы, определяющие режим работы ОЗУ (запись или чтение) и портов ввода и вывода, через которые производится пересылка информации (ввод или вывод). Предварительно контроллер ПДП программируется для выполнения указанных функций. В него вводятся начальные адреса массивов памяти в ОЗУ, с которых начинается процесс обмена, и размеры массивов, подлежащих пересылке.

Теоретически обмен с помощью прямого доступа к памяти может обеспечить более высокую скорость передачи информации, чем программный обмен, так как процессор передает данные медленнее, чем контроллер ПДП. Однако на практике это преимущество реализуется далеко не всегда. Скорость обмена в режиме ПДП обычно ограничена возможностями магистрали.

Кроме того, необходимость программного задания режимов контроллера ПДП также уменьшает реальную скорость пересылки данных в режиме ПДП. Поэтому режим ПДП обычно применяется в системах, где часто необходимо пересылать очень большие объемы данных, например, в персональных компьютерах. В простых МПС режим ПДП применяется редко.

34. Оператор выбора switch в языке mikroC. Выполняемые функции, примеры использования в программах.

Оператор switch (можно перевести как переключатель) используется для выбора одного варианта из многих. Он проверяет, совпадает ли значение выражения с одним из значений, входящих в некоторое множество целых констант, и выполняет соответствующую этому значению ветвь программы.

Общий вид оператора switch:

Источник: lektsia.com

Режимы работы ЭВМ

Режимы работы ЭВМ. Под режимом работы понимают принципы структурной и функциональной организации аппаратных и программных средств. В общем случае режимы использования ЭВМ подразделяют на однопрограммные и многопрограммные. Однопрограммные режимы работы появились первыми.

При их реа­лизации все основные ресурсы ЭВМ (время работы процессора, опера­тивная память и др.) полностью отдаются в монопольное владение пользо­вателя. Однопрограммный режим может иметь модификации: однопрограммный режим непосредственного доступа и однопрограммный режим косвенного доступа.

В режиме непосредственного доступа пользователь получает ЭВМ в полное распоряжение: он сам готовит ЭВМ к работе, загружа­ет задания, инициирует их, наблюдает за ходом решения и выводом результатов. По окончании работ одного пользователя все ресурсы ЭВМ передаются в распоряжение другого.

Этот тип ре­жима характеризуется весьма низкой полезной загрузкой техничес­ких средств. В режиме косвенного доступа пользователь не имеет прямого кон­такта с ЭВМ.

Этот режим был предшественником многопрограмм­ных режимов в ЭВМ высокой и средней производительности, он пред­назначался обеспечить более полную загрузку процессора за счет сокращения непроизводительных его простоев. В настоящее время режим косвенного доступа практически не используется, так как вре­мя работы процессоров в современных ЭВМ не является главным ре­сурсом системы, но принципы построения этого режима позволяют лучше уяснить сущность многопрограммной обработки.

Суть режи­ма состоит в следующем. Режим косвенного доступа имеет существенный недостаток. Он не позволяет полностью исключить случаи простоя процессора или непроизводительного его использования. Многопрограммный (многопользовательский) режим работы ЭВМ позволяет одновременно обслуживать несколько программ пользователей. Реализация режима требует соблюдения следующих непременных условий: • независимость подготовки заданий пользователями; • разделение ресурсов ЭВМ в пространстве и во времени;

Рекомендуемые материалы

С++ (все работы за 2 сем)

Информатика

Все лабораторные работы по программированию на языке си

Программирование

Защита информации в ПЭВМ. Шифр Плейфера

Информатика

Конструкция системной платы ЭВМ

Информатика

Вопросы и ответы по ЭВМ

Практика расчётов на ПЭВМ

Лабораторные работы 1-10

Объектно-ориентированное программирование (ООП)

• автоматическое управление вычислениями. Режим классического мультипрограммирования, или пакетной обработки, применительно к однопроцессорным ЭВМ является осно­вой для построения всех других видов многопрограммной работы. Режим имеет целью обеспечить минимальное время обработки паке­та заданий и максимально загрузить процессор.

Пакет заданий упорядочивается в соответствии с приоритетами заданий, и обслуживание программ ведется в порядке очередности. Обычно процессор обслуживает наиболее приоритетную программу. Как только ее решение завершается, процессор переключается на следующую по приоритетности программу.

Режим разделения времени является более развитой формой мно­гопрограммной работы ЭВМ. В этом режиме, обычно совмещенным с фоновым режимом классического мультипрограммирования, отдель­ные наиболее приоритетные программы пользователей выделяются в одну или несколько групп.

Для каждой такой группы устанавливает­ся круговое циклическое обслуживание, при котором каждая програм­ма группы периодически получает для обслуживания достаточно ко­роткий интервал времени — время кванта (кв). После завершения очередного цикла процесс выделения квантов повторяется. Более сложной формой разделения времени является режим реаль­ного времени.

Этот режим имеет специфические особенности: • поток заявок от абонентов носит, как правило, случайный, непред­сказуемый характер; • потери поступающих на вход ЭВМ заявок и данных к ним не до­пускаются, поскольку их не всегда можно восстановить; «Вопрос 5» — тут тоже много полезного для Вас. • время реакции ЭВМ на внешние воздействия, а также время выда­чи результатов i-и задачи должно удовлетворять жестким ограни­чениям вида tp ≥ t d оп p . Многозадачный и многопоточный режимы Windows. Операцион­ная среда Windows 2000 и ее предшественница Windows NT поддер­живают так называемые многозадачные и многопоточные режимы работы.

Многозадачный режим предполагает, что каждый из процессов (отдельных запущенных программ), активизированных в среде Windows, требует определенных ресурсов. В ранних версиях Windows 3.x многозадачность называлась коо­перативной (Cooperative) или невытесняющей. Этот режим прак­тически полностью соответствовал режиму косвенного доступа, т.е. работа очередной программы монополизировала ресурсы систе­мы и не прерывалась до ее окончания. При этом возникали случаи, когда отказ (зависание) одного из процессов парализовывал всю систему.

Поделитесь ссылкой:

Рекомендуемые лекции

• Сети. Модель OSI
• Вопрос 5
• 9 — Механизм биоэлектричества
• 15 — Забастовка
• 18 Проектирование при помощи АСНИ

Свежие статьи

Как записать вебинар — 6 простых способов

Обзор программы Экранная Студия. Как записать видео с экрана

Как и где студенту составить резюме?

Правила оформления презентации для студентов в 2023 году

Источник: studizba.com

Дисциплины распределения ресурсов и основные режимы работы мультипрограммной ЭВМ

Мультипрограммная ЭВМ может работать в различных режимах, использование того или иного из них определяется областью ее применения. Среди основных режимов работы мультипрограммной ЭВМ выделим следующие:

1. пакетный ;
2. разделения времени ;
3. реального времени .

Пакетный режим

Суть пакетного режима заключается в том, что ЭВМ обрабатывает предварительно сформированный пакет задач без вмешательства пользователя в процесс обработки.

Пакетный режим используется, как правило, на высокопроизводительных ЭВМ. Основное требование к организации вычислительного процесса на компьютере, работающем в пакетном режиме , — это минимизация времени решения всего пакета задач за счет эффективной загрузки оборудования ЭВМ.

При пакетном режиме основным показателем эффективности служит пропускная способность ЭВМ — число задач, выполненных в единицу времени.

Количественная оценка выигрыша при мультипрограммной работе по сравнению с однопрограммным использованием ЭВМ представляется в виде коэффициента увеличения пропускной способности:

где ТОПР и ТМПР — время выполнения пакета задач при однопрограммном и мультипрограммном режиме работы соответственно.

при Км = 3.

Увеличение пропускной способности ЭВМ достигается надлежащим планированием поступления задач пакета на обработку в составе мультипрограммной смеси задач, а также оптимальным назначением приоритетов задачам в этих смесях, основывающемся на представлениях разработчиков о важности учета тех или иных аспектов функционирования ЭВМ и свойств каждой задачи входного пакета.

Основные этапы обработки пакета задач:

1. Подготовка программ к счету. При этом каждая программа пакета может быть разработана отдельным программистом.
2. Передача программ и исходных данных на ЭВМ, которая будет обрабатывать их в пакетном режиме .
3. Формирование пакета задач из переданных программ по одному из эвристических алгоритмов.
4. Обработка пакета задач на мультипрограммной ЭВМ.

Особенности пакетного режима работы:

1. Пользователь отстранен от непосредственного доступа к ЭВМ.
2. Результаты работы пользователь получает через определенное (иногда достаточно большое) время одновременно для всех задач пакета.
3. Увеличивается время отладки программ.
4. Существенно возрастает пропускная способность ЭВМ по сравнению с последовательным решением задач пакета.

Таким образом, пакетный режим наиболее эффективен при обработке больших отлаженных программ.

Режим разделения времени

Назначение — обслуживание конечного числа пользователей с приемлемым для каждого пользователя временем ответа на их запросы (рис. 13.6).

Рис. 13.6. Организация работы ЭВМ в режиме разделения времени

Основные характеристики:

1. Многотерминальная многопользовательская система.
2. Любой пользователь со своего терминала может обратиться к любым ресурсам ЭВМ.
3. У пользователя создается впечатление, что он один работает на ЭВМ.

Время работы машины разделяется на кванты tk .

Каждый квант выделяется для соответствующего терминала. Терминалы могут быть активными и пассивными: активный реально включен в обслуживание (за ним работает пользователь), пассивный — нет (квант не выделяется). После обслуживания всех терминалов последовательность квантов повторяется.

Единого способа выбора времени кванта не существует. Иногда оно выбирается по количеству команд, которое должна выполнить ЭВМ за это время.

В основе реализации режима разделения времени лежит одноочередная дисциплина обслуживания пользователей.

Режим реального времени

Этот режим работы мультипрограммных ЭВМ используется, как правило, в системах автоматического управления объектом (рис. 13.7).

Рис. 13.7. Организация работы ЭВМ в режиме реального времени

Назначение — обеспечить выполнение задания за время, не превышающее максимально допустимого для данного задания. Большую роль играют дисциплины распределения ресурсов , особенно назначение приоритетов задачам.

Режим реального времени имеет много общего с системой разделения времени :

• много терминалов — много датчиков,
• много терминалов — много исполнительных устройств.

Особое внимание при построении систем реального времени уделяется вопросам обеспечения надежности функционирования системы.

Источник: intuit.ru