Mūsdienīga datoru sistēmas sastāv no viena vai arī vairākiem procesoriem, operatīvās atmiņas, diska, klaviatūras, monitora, printera, tīkla kartes, u.c. iekārtām, proti, kopumā veidojot ļoti sarežģītu sistēmu. Uzrakstīt programmu, kura sekotu līdzi visām datora komponentēm, korekti lietojot un optimāli darbojoties, nebūt nav viens no tiem vienkāršākajiem uzdevumiem. Tieši šī iemesla dēļ datori tiek apgādāti ar speciālām programmām, kuras sauc par operētājsistēmām. Pati operētājsistēma ir atbildīga par visu augstāk minēto iekārtu vadību, kā arī lietotāju nodrošināšanu ar vienkāršotu un viegli saprotamu programmas interfeisu strādājot ar aparatūru.
Operātājsistēmas izvietojums kopējā datorsistēmu struktūrā ir parādīta zīmējumā.1.1. Apakšējā slānī atrodas tehniskais nodrošinājums (hardware), kas vairums gadījumos var sastāvēt no diviem vai arī vairākiem slāņiem. Apakšējais slānis sastāv no fiziskām iekārtām, tādām kā, integrālās mikroshēmas, vadītājiem, barošanas avota, dažādām caurulītēm, u.t.t. Fizisko iekārtu izveides un darbības princips attiecas uz elektroniku, to mēs šajā mācību kursā neapskatīsim.
Augstāk ir attēlots mikro arhitektūras slānis. Dotajā slānī fiziskās iekārtas tiek skatītas un pētītas kā funkcionālas vienības. Parasti šajā slānī atrodas iekšējie centrālā procesora (CPU - Central Processing Unit) reģistri un aritmētiski - loģiskās iekārtas. Katras takts laikā procesors no reģistra izņem vienu vai divus operandus, kuri tiek apstrādāti aritmētiski - loģiskajā iekārtā (piemēram, saskaitīšanas operācija vai arī loģiskā UN operācija). Rezultāts tiek saglabāts vienā vai vairākos reģistros. Dažās sistēmas operācijas ar datiem kontrolē speciālas programmas, kuras sauc par mikroprogrammām. Savukārt citās sistēmās šāda kontrole tiek nodrošināta tieši ar aparatūras ķēžu palīdzību.
Zināmas sistēmas komandas tiek pārraidīts pa datu pārraides maršrutu. Dažas komandas var tikt izpildītas viena pārraides cikla laikā, bet citām nepieciešami vairāki cikli. Tādas komandas var izmantot reģistrus vai arī citas aparatūras iespējas. Komandas, kuras ir redzamas programmētājam, kurš programmē uz asamblera veido ISA līmeni (Instruction Set Architecture - sistēmas komandu arhitektūra), bieži sauktas par aparatūras valodu (mašīnkodi).
Ierastais (pieņemtais) mašīnkodu daudzums ir robežās no 50 līdz 300 komandām, pamatā domātas datu pārvietošanai datorā, izpildot aritmētiskas operācijas un salīdzinot dažādus lielumus. Iekārtu vadība šajā līmenī tiek nodrošināta ar noteiktu vērtību ielādi speciālajās reģistra iekārtās. Piemēram, cietajam vai mīkstajam diskam var padot nolasīšanas komandu, tādējādi ierakstot tā reģistros adresi, kurā ir norādīta nepieciešamās informācijas atrašanās vieta uz diska, noteikts baitus skaits, kuri ir jānolasa, kā arī turpmākās darbības (lasīšana vai ierakstīšana). Skatoties no praktiskās puses, redzams, ka ir jāpārraida ļoti liels parametru un stāvokļu skaits, kas var izrādīties visai sarežģīts process. Jāņem vērā arī tas, ka programmējot daudzas ievada/izvada iekārtas (I/O - Input/Output) ļoti svarīga loma ir laika attiecībai.…
