مروری بر سیستم‌های عامل UNIX, MINIX, XINU, WINNT

- آدرس‌دهی 32 بیتی

در انیجا لازم است توضیحی در مورد اینكه آدرس چیست و نحوة آدرس‌دهی كه میكروسافت DOS چگونه است بدهیم. آدرس كلاً محل یك بایت از اطلاعات در حافظه كامپیوتر یا Mass storage می‌گویند. آدرس بر دو نوع است. آدرس می‌تواند فیزیكی و یا می‌تواند مجازی باشد.

1-1- آدرس‌دهی فیزیكی: به بایت دادة معین در محل فیزیكی معینی از حافظه یا دیسك اشاره می‌كنند.

2-1- آدرس‌دهی مجازی: به آدرس منطقی (نرم‌افزاری) اشاره می‌كند كه سیستم عامل به آدرس فیزیكی معینی اشاره می‌كند.

مطلب قابل توجه در انیجا این است كه ویندوزNT از بین دو آدرس‌دهی، از آدرس‌دهی مجازی استفاده می‌كند كه برای هر درخواست اصولاً چهار گیگابایت اختصاص داده می‌شود كه البته 2 گیگابایت آن برای سیستم عامل منظور می‌شود.

به دنبال پیشرفت مایكروسافت DOS به دلیل محدودیتهای حافظه، میكروپروسسورهایی از قبیل 8086 و 8088 شانزده بیتی كه یك فضای آدرس‌دهی بیست بیتی را عرضه می‌داشتند طراحی كردند. یعنی در واقع این میكروپروسسورهای می‌توانستند یك مگابایت از حافظه را به طور فیزیكی آدرس‌دهی كنند. با توجه به این كه بیست بیت به خوبی در كلمه(word) شانزده بیتی جای نمی‌گرفت مهندسین INTEL برای دستیابی به هر آدرس، طرحی به نام تقسیم حافظه ارائه دادند.

در این نوع آدرس‌دهی آمدند یك مگابایت را به 16 قسمت تقسیم كردند كه هر قسمت 64 كیلوبایتی با ghunk بود. این كار بدین دلیل بود كه برنامه‌نویسان اصولاً در پردازنده‌های 8 بیتی قدیمی مانند INTEL 8085 و ZILOG Z80 با آدرس‌دهی 64 kdyte آشنایی داشتند.

برای اینكه برنام‌نویسان بتوانند به هر آدرسی در داخل فضای آدرس یك مگابایتی دست پیدا كنند آدرس حافظه فیزیكی محاسبه شد. (قسمت در 16 ضرب كرده و سپس یك offset به آن اضافه می‌شود. نتیجه به بایت مورد نظر اشاره می‌كند.) بقیة پردازنده‌های 6 بیت مانند 68000 Motorola از آدرس‌دهی خطی استفاده می‌كردند كه هربیت از حافظه مستقیماً و بدون استفاده از offset & segment آدرس‌دهی می‌كرد. و علاوه بر تسهیلاتی مانند MS-DOS 5.0 وwindows 3.1، طراحان زیادی طرحهای خود را برای آدرس‌دهی و بیش از 640 كیلوبایت حافظه پیشنهاد كردند. می‌توان از معروفترین نمونه‌ها  QEMM QUALAS’ 386 MAو QUARTERDECK’S را نام برد.

كل این و طرحها حافظة مورد استفاده را بیش از حد 640 كیلوبایتی بسط داند، ولی مجبور كردن آنها به كار با یك موقعیت خاص PC و دنبالة درخواستها و تسهیلات نرم‌افزاری معمولاً یك هدر كردن زمان، پردازش خنثی‌كننده است. همیشه این‌طور به نظر می‌رسد كه حداقل یك درخواست مهم با یكی از تسهیلات با مدیریت حافظة شما سازگار نیست.

اولین پردازنده كه فضای آدرس‌دهی خطی را به كار برد و نیز با DOS سازگاری داشت INTEL 386 بودكه می‌بایست تقسیم‌بندی حافظه در كنار آن احتیاج به مدیریت شخص ثالث را حذف كرد كه در واقع فضای آدرس‌دهی 32 بیتی INTEL 386 با برنامه‌ها نوشته شده برای پردازنده‌های INTEL قبلی سازگاری نداشت.

این برنامه‌های ناسازگار، DOS و تمام برنامه‌های اجرا شده تحت DOS بودند. برایایجاد سازگاری با DOS و درخواستهای آن INTEL یك طریقة دیگر آدرس‌دهی را طرح كرد بنام Real Mode .

این نوع آدرس‌دهی با سایر نرم‌افزارهای قبل سازگاری داشت ولی متذسفانه در هنگام كار با این نوع آدرس‌دهی یعنیReal moed ، 386 و (486) بیش از یك 8086 خیلی سریع عمل نمی‌كند. DOS كه در مقابل محدودیتهای 8086 و 8088نوشته شده بود، هنوز بسیار شبیه نسخه سریع حد خود در سال 1981 با تمام محدودیتهای آدرس‌دهی عمل می‌كنند.

دو طریق آدرس‌دهی حافظه:

Real Mode : یك طریقة آدرس‌دهی حافظه است كه از آدرس‌دهی نوع تقسیم‌بندی حافظه یعنی همان segment & offset استفاده می‌كنند. ماننده پردازندة INTEL 8086.

‍‍‍‍‍Protected Mode : یك طریقة دیگر آدرس‌دهی حافظه كه برای دستیابی به بایت حافظه به جای segment & offset از آدرس‌دهی خطی استفاده می‌كند. این نوع آدرس‌دهی مشخصات حفاظت سخت‌افزاری كه windows و windows NTآن را به كار گرفته‌اند، فعال می‌كند.

windows NT برای تهیه آدرس‌دهی 32 بیتی واقعی Trune 32-bit addressing از آدرس‌دهی خطی 386 و 186 و پنتوم (INTELS586) و  همچنین  پردازنده  pisk  همچنون  Mips  و DigtalAlpha   استفاده  می كند.  قابل  ذكر است  كه  دیگر  NT از  سازگار  بودن  با DOS و windos  16بیتی  صرفنظر می كند و دارای طرحی است بنام (viriul dos machine) كه در این  صورت  این  امكان  را به  ویندوز NT می دهد كه بتواند در خواستهای Dos و windows16 بیتی را اجرا كند (بعدا در مورد VDM صحبت خواهیم كرد ) .

مزیت های آدرس دهی 32 بیتی :

 1-توسعه نرم افزار با حذف قسمت بندی حافظ آسانتر و سریع تر می شود.

2- برنامه نویسان دیگر لآزم نیست حافظه مورد در خواستهایشان آشنا باشد .

3-كارسیستم باحذف سربارپردازشی كه موردلزوم مدیریت حافظه است بهبود می یابد.یعنی در  هیچ گونه نیازی به حافظه ثالثی ندارد.رهایی از مدیریت حافظه سازگاریهای   NT واقع ویندوز مختلف سخت افزار ونرم افزار را نیزحذفمی كندیعنی وضعیت استقرارنرم افزار می تواند ساده و 16 بیتی باشد WindowsیاDos  ابتدایی تر از

4- میزان برنامه قابل دسترسی و اندازه داده در آدرس دهی 32 بیتی زیاد می شود.

      ویندوز NT از تركیب برنامه و سیستم با اندازه چهار گیگا با یت كه صدها برابر بزرگتر از حدودقابل اجرا روی بر نامه های DOS و ویندوز 16 بیتی  تشكیل شده است . فایلهای بزرگ كه توسط    ویندوز NT قابل پردازش می باشد  غیر ممكن است كه توسط DOS ویاwindos16 بیتی پردازش شوددر خواست كننده های  (در خواستهای ) پیچیده كه فایلهای بزرگ را پردازش میكنند فقط با ویندوز NT عمل می كندو آن هم فقط به دلیل آدرس دهی 32 بیتی است . در خواستهای پیچیده همچون رزرواسیون، مبادله دارایی وسیستمهای  پردازش طلبهای بیمه است

از دیگر خصوصیات كلیدی ویندوز NT ،حافظه مجازی و یا VM است كه در زیر توضیح می دهیم .

2-VIRTUAL MEMORY   (حافظه مجازی)

        هر در خواست در ویندوز NT میتواند به 4 گیگا بایت حافظه دست پیدا كند (به خاطر فضای 32 بیتی )   

كه البته از مقدار تصور شده برای هر در خواست بیشتر است . دو نوع حافظه اصلی كامپیوتر به شرح زیر است :

RAM :RAM  یا حافظه تصادفی (حافظه دسترسی تصادفی ) از نوع دیگر سریعتر است . مزیتهای آن به شرح زیر است :

     1-PC برای اینكه بتوانند یك بایت داده را در 70 بیلیونیم ثانیه دریافت و بعد ذخیره كننداز RAM  استفاده می كنند

2-برنامه ها به طور مستقیم می توانند به آدرس حافظه بروند و بایت مورد نظر خود را دریافت كنند درواقع بجای اینكه به بلاك مورد نظر در روی دیسك مراجعه كند و با یتها ی بلاك را بایت به بایت بخواند وبه بایت مورد نظر برسد می تواند به طور مستقیم به آدرس حافظه بروند . ترجیحا استفاده از   RAM  را پیشنهاد می كنند.

عیوب استفاده ازRAM : 

     1 -در هنگام قطع برق تمام اطلاعات ذخیره شده در RAMاز بین می رود.این نوع حافظه را VOLATL STORAGEنامیده میشود . در این جا قابل ذكر است كه در بسیاری از كامپیوتر هایی كه قابل حمل هستند

هنگامی كه كامپیوتر خاموش است مقداری برق به حافظه RAM كامپیوترمی رسدكه باعث می شود داده های  ذخیره شده در آن از بین نرود و در هنگام تمام شدن باطری آن اطلاعات در آن با تمام شدن باطری از بین می رود.