Das folgende Video erläutert die Bedeutung von Interrupts bei der Kommunikation zwischen CPU und Ein-/ Ausgabegeräten. Beispielhaft wird die Festplatte als E/A-Gerät betrachtet.
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Im Video wird deutlich, dass für jedes einzelne Datenwort folgende Schritte erforderlich sind:
Ganz schön viel Aufwand, oder? (Und dabei ist diese Auflistung noch nicht einmal ganz komplett, aber damit beschäftigst du dich gleich noch in den Aufgaben weiter unten ;-)
Es ist an dieser Stelle wichtig zu erkennen, was für ein hoher Aufwand betrieben wird, nur um ein einzelnes Datenwort von der Festplatte in den Hauptspeicher zu kopieren.
Wie hoch der Aufwand tatsächlich ist, wird vermutlich erst mit der Beantwortung der folgenden Fragen deutlich:
Wie groß ist ein einzelnes Datenwort eigentlich?
Wie groß ist heute eine übliche Datei, die beispielsweise ein Anwendungsprogramm enthält?
Weiterführende Literatur
Wuest 2011 erläutert in Kapitel 5 (Ein- und Ausgabe) weitere Hintergründe zum Thema. Die Lektüre dieser Quelle sei ausdrücklich empfohlen.
Studierende sind oftmals berechtigt, eine PDF-Version dieses Buches ohne entstehende Kosten über ihre Hochschulen von Springerlink zu beziehen.
Im Video wird gezeigt, wie die CPU wartet, und wartet, und wartet. Das ist natürlich keine gute Idee im Hinblick auf die Geschwindigkeit des Gesamtsystems.
Im Video wird darauf verzichtet zu zeigen, wie sich Werte beispielsweise in den Registern PC oder IR (usw.) ändern, und welche Werte davon über das Bussystem übertragen werden.
Das Zustandsregister eines Controllers kann (u.a.) ein READY anzeigen, im Video ist das zu sehen. Es reicht ein Bit, um den Zustand READY zu kennzeichnen. Ist dieses Bit gleich 1, so gilt: der Controller ist READY für den nächsten Steuerbefehl. Gleiches gilt für den Zustand BUSY. Auch hierfür reicht ein Bit.
Für READY und BUSY werden im Zustandsregister demnach zwei Bit benötigt.
Im Text dieser Seite wird erwähnt, dass die im Bild gezeigten Controller nur ein Register je Typ enthalten, dass es aber auch möglich ist, dass ein Controller mehrere Register eines Typs enthält.
Kombiniere das Wissen aus dem Video mal mit deinen Ideen, was die CPU statt warten so tun könnte, und mit dem Wissen aus dem Kapitel Quasi-gleichzeitige Ausführung mehrerer Prozesse. Es könnte dann vorkommen, dass mehrere Prozesse "quasi-gleichzeitig" auf ein E-/A-Gerät (wie z.B. die Festplatte) zugreifen möchten.
WER oder WAS sorgt dann dafür, dass hierbei keine Kollision auf dem Controller des E-/A-Geräts passiert?
Bitte entschuldige, dass die Antwort gleich unterhalb dieser Frage steht ;-)
Wir brauchen ein Betriebssystem!
Und eine der Aufgaben des Betriebssystems wird die Verwaltung der Ein- und Ausgabegeräte sein.
Speziell beim Thema "Datei auf der Festplatte" im Video ergibt sich eine weitere Fragestellung, auf die im Video nicht näher eingegangen wird.
WER oder WAS sorgt dafür, dass Verzeichnisse und Dateien auf einem Datenspeicher (Festplatte, CD, DVD, USB-Stick, etc.) angelegt, wiedergefunden, gelesen, bearbeitet oder gelöscht werden können?
Wir brauchen ein Betriebssystem!
Und eine der Aufgaben des Betriebssystems wird die Datei- und Verzeichnisverwaltung auf Datenträgern sein.