UNIT 3 : SISTEM NUKLEUS

3.1       Mekanisma Sampukan

 

Aktiviti-aktiviti i/o boleh bertindih dengan pemprosesan dengan menggunakan 2 peranti perkakasan :

·         Channel

Channel – peranti yang mengawal periferal,  yang menjalankan perpindahan data di antara periferal dan ingatan tanpa melibatkan pemproses pusat.

·         sampukan

Sampukan – isyarat yang mengalihkan kawalan pemproses pusat ke satu lokasi tertentu dan menyimpan nilai pengira program untuk proses yang disampuk sebelum sampukan (ke dalam ingatan).  Oleh itu sebuah program yang sedang dijalankan semasa menerima sampukan akan terhenti seketika tetapi boleh diteruskan semula kemudian.

Sampukan dari channel – isyarat menandakan data telah selesai dialihkan / dipindahkan jadi pemproses utama boleh memulakan alihan periferal (untuk meneruskan pemprosesan sementara channel mengawal peralihan) dan menerima isyarat dari sampukan apabila peralihan telah tamat.

3.2       Sistem Nukleus

Sistem pengoperasian boleh dianggap dibina oleh beberapa lapisan.  Lapisan dalam yang terakhir ialah kemudahan-kemudahan yang disediakan oleh perkakasan mesin.  Lapisan-lapisan luar menyediakan mesin-mesin maya,  dengan itu keseluruhan binaan lapisan menghasilkan satu mesin maya untuk kegunaan pengguna.

Antaramuka utama di antara perkakasan mesin yang asas dan sistem pengoperasian disediakan oleh nukleus sistem,  lapisan dalam yang terakhir.  Nukleus menyediakan sekitaran untuk mengujudkan proses-proses seperti menangani sampukan,  beralih (switch) pemproses di antara proses dan implementasi mekanisma komunikasi di antara proses.

Sistem Nukleus mengandungi 3 program :

i.          Pengurus sampukan Paras Pertama (FLIH)

ii.             Penjadualan Paras Bawah (Dispatcher)

iii.            Implementasi proses “WAIT” dan “SIGNAL”

3.3          Pengurus Sampukan Paras Pertama (FLIH)

Bertindakbalas dengan isyarat-isyarat dari luar (sampukan) dan dalam (ralat) sistem komputer.  Kedua-dua isyarat ini dinamakan sampukan.

2 fungsi FLIH :

i.          Menentukan sumber yang menghasilkan sampukan

Mekanisma sampukan diperlukan untuk menyimpan nilai pengira program (pendaftar) sesebuah proses yang disampuk dan mengalihkan kawalan ke satu lokasi tertentu di dalam ingatan.  Lokasi ini akan digunakan untuk memulakan satu program yang dipanggil rutin sampukan atau pengurus sampukan (interrupt handler) yang menentukan sumber sampukan dan memberi tindakbalas yang sepatutnya.  FLIH adalah program ringkas yang beroperasi di dalam ingatan.

Fungsi menentukan sumber sampukan dijalankan dengan melalui beberapa turutan ujian ke atas ‘status flag’ semua sumber yang ada.  

ii.          Memulakan layanan untuk menangani sampukan

Fungsi FLIH yang kedua ialah memulakan sampukan dengan memanggil rutin layanan yang bersesuaian dengan jenis sampukan (sama ada peranti i/o,  ralat).  Tindakan rutin-rutin layanan sampukan (dijalankan dalam mod supervisor) adalah sangat minima (seperti memindahkan satu aksara dari peranti input ke dalam penimbal (buffer) dan tindakan selanjutnya (seperti apa yang perlu dilakukan kepada aksara itu) akan diserahkan kepada proses yang dilaksanakan di dalam mod pengguna.

Mod supervisor ialah keadaan di mana arahan-arahan istimewa dilaksanakan oleh sistem pengoperasian. 

Arahan-arahan istimewa :

i.              menangani sampukan

ii.             mengalihkan pemproses di antara proses

iii.            menjalankan i/o

iv.           menghentikan pemproses pusat

v.            mencapai pendaftar yang digunakan oleh perkakasan pelindung ingatan

3.4       Implementasi ‘wait’ dan ‘signal’

Implementasi wait dan signal ini perlu ada dalam nukleus kerana :

·         Semua proses memerlukannya untuk diimplemen pada paras bawah

·         Operasi wait adalah untuk blok proses dan menyebabkan dispatcher melokasi semula pemproses.  Seterusnya operasi wait mesti membuat capaian kepada dispatcher.

·         Untuk memulihkan semula proses kepada keadaan running ialah dengan memberi signal.  Seterusnya signal mesti boleh capai rutin interrupt.