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2010年11月
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割り込みとOSの機能

半期を2名で分担している計算機システムの授業だけど、 自分の担当の残り回数からすると、早々にOSネタを終わらせる必要あり。 ということで、今日は割り込みの内容の紹介に絞って話を説明した。

割り込み

最初に、割り込みが処理待ちで別仕事をしている状態から復帰する例を説明しながら、 割り込みの内容を説明する。 割り込み時には、優先順位判定・復帰時の処理番地の保存・現在のレジスタ保存・処理の切り替えが行われる。復帰時には、レジスタを戻し、保存しておいた処理番地に復帰する。

割り込みは、 (a)入出力割込み、 (b)タイマー割り込み、 (c)不正命令割り込み(0除算・不当命令・不当メモリアクセス等) (d)ソフトウェア割り込み がある。 まず、CPUには特権モードとユーザモードがある点を説明し、 セキュリティ的に問題になるハードウェア直接アクセスする抜け道をふさいでいる。

入出力割込み

入出力割込みの使われ方: ユーザがハードディスクを触る場合、 ユーザはソフトウェア割り込み(システムコール)を用いて、ディスク操作を行おうとする。 特権モードになったOSでは、最初にディスク操作要求が正しいものか判断の後、 ハードディスクに入出力命令を送る。 この後、OSは処理待ちの別プロセスに処理を切り替える。

別プロセスの処理中に、ハードディスクからの返答が入出力割込みとして、 CPUに伝えられる。この割り込みでOSは元処理に処理を切り替える。

タイマー割り込みとマルチタスク

タイマー割り込みは、一般的にマルチタスクのために使われ、 タイムスライス時間後に、周期的に割り込みがかかるようになっている。 OSはタイマ割り込みが発生すると、処理を切り替えスケジューラが 適当な別プロセスを選んで、処理が切り替わる。

仮想メモリ

OSにおける、主記憶管理機能(メモリ割り付け・動的再配置・記憶領域保護・仮想メモリ) などを説明する。 特に、仮想メモリ機能は、主記憶が不足した場合、並列処理で一時停止している プロセスのメモリを補助記憶装置に退避・復帰を行うことで、 見かけ上のメモリ量を増やしていることを説明する。

メモリ階層の話が抜けてしまった。次週説明が必要だな…

レポート課題

私の担当分のレポート課題のテーマを説明する。 例年通りなんだけど、コンピュータに関係する技術で、 現在の技術と様々な実装方法の比較を、過去の事例なども交えながら、 現状の問題点を踏まえ将来の予想を自分の視点でまとめる…