Interrupciones Flih 4o2y4u

 El Kernel. Definición: En cualquier Sistema Operativo por niveles, cada nivel se `extiende' con las demás primitivas de los niveles inferiores. Cada nivel es capaz de llevar a cabo las funciones implementadas en él mismo, más las funciones implementadas en todos los niveles inferiores. VENTAJAS:

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Tienen un diseño modular

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Existe la posibilidad de diseñarlos mediante lenguajes de alto nivel

( UNIX está hecho en C )

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Las partes ligadas al Hardware, deberán desarrollarse en ensamblador o lenguaje máquina, o microprogramarlo

En definitiva, llegamos a la conclusión de que estos Sistemas Operativos son:

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Más fiables

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Más fáciles de mantener

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Más fáciles de extender

NÚCLEO MÍNIMO DE UN SISTEMA OPERATIVO: (De propósito general)

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En el núcleo, debe estar la parte más usada por los procesos

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El núcleo, será la parte que no estará programada en alto nivel, en definitiva, será la parte que mayor rendimiento tenga

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La misión del Kernel, será crear un entorno adecuado para que los procesos puedan desarrollarse y ejecutarse correctamente.

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El núcleo, tiene que hacer posible que existan procesos en el sistema

Como mínimo, en el núcleo tiene que haber:  El GESTOR DE INTERRUPCIONES DE PRIMER NIVEL: FLIH (First Level Interruption Handler): `Algo' que gestione las interrupciones  El DISPATCHER o PLANIFICADOR DE BAJO NIVEL o CONMUTADOR DE CONTEXTO: Elemento que decide quién se va a ejecutar en cada momento  Mecanismo de comunicación entre procesos El núcleo, está instalado sobre un Hardware, un Hardware mínimo. SOPORTE HARDWARE MÍNIMO:

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Tiene que tener un Hardware de interrupciones que como mínimo salva el valor del PC

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Tiene que haber un Hardware de protección de memoria

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Tiene que haber instrucciones reservadas para uso por parte del Sistema Operativo

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Tiene que haber un reloj, es decir, un contador

Cuando hablamos de instrucciones reservadas, nos referimos al firmware, que está entre el Núcleo y el Hardware, es decir, son una serie de instrucciones dentro de un chip. 2.Componentes del núcleo. 2.1. EL CONTROLADOR DE INTERRUPCIONES DE PRIMER NIVEL: EL FLIH En principio, una señal es una indicación por la que se altera la secuencia de ejecución. Hay varios tipos de interrupción, que se clasifican en función de su origen: ! EXTERNAS: Se producen fuera del procesador ! INTERNAS: Se producen dentro del procesador Si precisamos más: Las interrupciones EXTERNAS, las denominamos:

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INTERRUPCIONES

Las interrupciones INTERNAS, pueden ser:

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EXTRACÓDIGOS: Operaciones que manipulan elementos internos del

procesador

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TRAPS o EXCEPCIONES

La misión del FLIH, está en el núcleo, para dar una respuesta a cualquier tipo de señal que se produce en el sistema. Al producirse una señal, la atrapa el Hardware de interrupciones, que como mínimo, salva el contenido del PC en el PCB del proceso. Además, puede que también salve el resto del entorno volátil (también en el PCB). También direcciona al FLIH, es decir, pone en el PC la dirección del FLIH. Por lo tanto, podemos decir, que el FLIH es un elemento software, es un proceso. Ya hemos dicho que el FLIH es Software, pues se trata de un sencillo programa definido sobre un área de memoria dedicada a él, un área de memoria específica; es decir, el FLIH siempre está en la misma parte de la memoria. El FLIH hace dos cosas: 1º) Determina el origen de la interrupción (Averigua qué interrupción se ha producido) 2º) Direcciona la rutina que trata esa interrupción Si el FLIH es un programa, necesita parte del entorno volátil: PC, ACC, ... Por ello, debe salvarse el entorno volátil del proceso interrumpido. El entorno volátil del proceso interrumpido, se puede salvar en dos momentos:

 Puede salvarlo el Hardware de interrupciones  Si no lo salva el Hardware de interrupciones, será lo primero que haga el FLIH, antes incluso de determinar el origen de la interrupción NOTA: Hay sistemas que definen unos registros máquina para uso exclusivo por parte del Sistema Operativo, para evitar tener que estar salvando y restaurando el contenido del entorno volátil. 2.1.1. Formas de determinar el origen de una interrupción: 2.1.1.1. MEDIANTE SOFTWARE: Mediante una cadena de saltos o IFs (o con una CASE) El FLIH, tiene un único punto de entrada: Ventaja: ! Es muy sencillo Desventaja: ! Rendimiento muy pobre (Cuantas más interrupciones, peor rendimiento) Posible solución:

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Poner al principio de la cadena de saltos las comprobaciones de las

interrupciones más frecuentes. 2.1.1.2. MEDIANTE HARDWARE: Mediante el uso de un comparador simultáneo, incluido en el Hardware de interrupciones. El origen de la interrupción, no lo va a detectar el FLIH, lo va a detectar el Hardware de interrupciones. El FLIH, tiene N puntos de entrada, siendo N el número de interrupciones que reconoce el sistema. Ventaja: ! Es casi simultáneo, mucho más rápido que la secuencia de IFs Desventaja: ! Coste Elevado: Un comparador para muchas interrupciones es muy caro 2.1.1.3. COMBINANDO SOFTWARE Y HARDWARE: El comparador distingue los TIPOS de interrupción. Las interrupciones se agrupan por tipos. EL Hardware de interrupciones: 1º) Salva el contenido del entorno volátil 2º) Mediante un comparador simultáneo, determina el tipo al que pertenece la interrupción producida 3º) Se direcciona al FLIH, donde una pequeña cadena de saltos determina la

interrupción en concreto que se ha producido Si N es el número de tipos de interrupciones, el FLIH tiene N puntos de entrada. Cuando el FLIH está atendiendo una interrupción, pueden producirse otras. ¿Qué hacemos con esas otras interrupciones que se producen?

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Inhibir (ignorar) el resto de interrupciones mientras se atiende una. Pero esto no puede hacerse siempre

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Las interrupciones más prioritarias deben tratarse nada más producirse

Posible solución:

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Definir niveles de prioridad entre las interrupciones, de forma que si

se está atendiendo una interrupción, quedarán pendientes (o inhibidas) las de menor o igual prioridad. Problema:

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Si se produce una interrupción más prioritaria que la que se está atendiendo, debe dejarse de atender la que se estaba atendiendo para atender la más prioritaria. Por lo tanto, debe guardarse el entorno volátil de la interrupción que estaba atendiendo. La interrupción que pasa a ser atendida, también puede tener que dejarse, al llegar otra de mayor prioridad ... Por tanto, es necesario un lugar a para almacenar entornos volátiles, es decir, un PCB, por cada prioridad de interrupción - 1.

2.1.2. Inicio del servicio de una interrupción: Las interrupciones no pueden estar inhibidas mucho tiempo, es decir, el tiempo de tratamiento del FLIH debe ser corto. Problema:

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Hay interrupciones cuyo tratamiento lleva mucho tiempo. En ese caso, el FLIH, sólo inicia su tratamiento, y luego, lama a otra rutina ajena o externa a él, que realiza el resto del tratamiento.

Una interrupción puede implicar cambio(s) de estado en algún(os) proceso(s). TIPOS DE INTERRUPCIONES:

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Interrupciones que provocan cambios de estado del proceso en ejecución

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Algunos extracódigos: Peticiones de E/S

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Señales de error para suspensión

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Interrupciones de reloj: Interrupciones por expiración del temporizador

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Interrupciones que provocan cambios de estado en procesos que no están en ejecución

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Interrupciones de E/S

2.2. EL PLANIFICADOR DE BAJO NIVEL: EL DISPATCHER

¿Cuándo se direcciona al dispatcher?

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Por uniformidad, se direcciona siempre tras atender una interrupción:

Siempre que se ejecute el FLIH, se ejecuta después el dispatcher

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Al quedar libre la U

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Cuando el proceso en ejecución no sea el más adecuado para estar ejecutándose

El proceso en ejecución no es el más adecuado para estar ejecutándose, cuando se trabajo con lo que se denomina `PRIORIDAD CON REQUISAMIENTO'. Prioridad con Requisamiento: Si se está ejecutando un proceso y llega otro de mayor prioridad a la lista READY, se requisa el procesador sl proceso en ejecución, y se comienza a ejecutar el más prioritario. NOTA: No siempre que se da una interrupción se llamará al dispatcher, pero aunque no tenga nada que hacer, se le suele llamar. MISIÓN DEL DISPATCHER: La misión del dispatcher es, realizar operaciones de conmutación de contexto. ORGANIGRAMA DEL FUNCIONAMIENTO DEL DISPATCHER: NOTAS:

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La LISTA READY está ordenada por prioridad

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Para saber si hay proceso en curso, se consulta a la Tabla Central.

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Para saber si sigue habiendo proceso en curso, hay que mirar la prioridad del proceso RUNNING (PCB) y compararlo con la prioridad del proceso cuyo PCB está en la cabecera de la LISTA READY

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Cuando quitamos el procesador al proceso en curso, podemos anular el dato `Proceso en curso' o no anularlo, porque de todas formas se machacará posteriormente aunque no lo anulemos

TABLA CENTRAL: La tabla central, es, el medio de a todas las estructuras del sistema, y el continente de informaciones generales del sistema. NUMERO - VERSIÓN FECHA .......... ESTRUCTURA DE PROCESOS LISTA_READY LISTA_BLOCKED ....