سرکشی کردن (علوم کامپیوتر )

سرکشی کردن، و یا عملیات سرکشی، در علوم کامپیوتر ، اشاره به نمونه برداری فعال از وضعیت یک دستگاه خارجی توسط برنامه سرویس گیرنده به عنوان یک فعالیت همزمان دارد. سرکشی اغلب از لحاظ ورودی / خروجی ( I/O ) مورد استفاده قرار می گیرد و همچنین به عنوان I/O سرکشی شده یا I/O هدایت شده توسط نرم افزار شناخته می شود .

توضیحات[ویرایش]

سرکشی فرایندی است که رایانه یا دستگاه کنترل کننده منتظر یک دستگاه خارجی می ماند تا آمادگی یا حالت آن را اغلب با سخت افزار کم سطح بررسی کند. به عنوان مثال، هنگامی که یک چاپگر از طریق یک پورت موازی متصل می شود ، کامپیوتر منتظر می ماند تا چاپگر کاراکتر بعدی را دریافت کند. این فرایندها می توانند حتی به دقیقه بکشند تا فقط یک بیت را بخوانند. این گاهی اوقات مترادف با با سر کشی انتظار مشغول است. در این وضعیت، هنگامی که یک عمل I/O مورد نیاز است، کامپیوتر به غیر از بررسی وضعیت دستگاه I/O تا زمان آماده شدن آن در زمان های دسترسی به دستگاه، کاری نمی کند.به عبارت دیگر، کامپیوتر منتظر می ماند تا دستگاه آماده باشد. سرکشی همچنین به وضعیتی که دستگاه به طور مرتب برای آمادگی مورد بررسی قرار می گیرد اشاره می کند و اگر آماده نبود، کامپیوتر دوباره به یک کار دیگر می رود. اگرچه به اندازه انتظار مشغول چرخه پردازنده حدر نمی دهد،اما این به طور کلی به عنوان جایگزینی کارآمد برای سر کشی، I/O وقفه محور نیست.

در یک سیستم ساده یک هدفه، حتی انتظار مشغول اگر تا زمانی که دسترسی به I/O هیچ کاری نتوان انجام داد، کاملا مناسب است ، اما در اغلب موارد این به طور سنتی نتیجه سخت افزار ساده و سیستم عامل های غیر چند وظیفه ای هست .

سرکشی اغلب با لایه سخت افزار بسیار پایین درگیر می شود. به عنوان مثال، سرکشی یک پورت موازی پرینتر برای بررسی اینکه آیا آن آماده دریافت کاراکتر دیگری می باشد نیازمند بررسی یک بیت از بایت می باشد . این بیت در زمان خواندن نشان می دهد که آیا یک سیم تک در کابل چاپگر دارای ولتاژ کم یا زیاد است. دستورالعمل I/O که این بایت را می خواند به طور مستقیم وضعیت ولتاژ هشت سیم واقعی را به هشت مدار ( فلیپ‌فلاپ ) منتقل می کند که یک بایت یک ثبات CPU را تشکیل می دهند.

سرکشی ازین جهت نامناسب است که اگر دستگاه های زیادی برای چک کردن وجود داشته باشند ، زمان مورد نیاز برای نظارت بر آنها می تواند از زمان در دسترس برای سرویس دهی دستگاه I / O بیشتر باشد.

الگوریتم[ویرایش]

سرکشی می تواند در مراحل زیر شرح داده شود (یک عکس اضافه کنید):

اقدامات میزبان:

میزبان بارها و بارها بیت اشغال کنترل کننده را می خواند تا زمانی که صفر شود.
وقتی صفر است، میزبان در ثبات فرمان می نویسد و یک بایت را در ثبات داده خروجی می نویسد.
میزبان بیت آماده دستور (set to 1) را ست می کند.

اقدامات کنترل کننده:

وقتی کنترل کننده بیت آماده دستور را ست (یک ) می بیند، بیت اشغال را ست می کند.
کنترل کننده ثبات دستور را می خواند و از آنجا که بیت نوشتن ست شده است، عملیات I/O لازم را بر روی دستگاه انجام می دهد. اگر بیت خواندن به جای بیت نوشتن ست شود، داده ها از دستگاه به ثبت داده ورودی بارگذاری می شوند، که بعدا توسط میزبان خوانده می شود.
کنترل کننده بیت آماده دستور را پس از اتمام همه چیز پاک (صفر)می کند، بیت خطا را پاک می کند تا نشان دهنده عملیات موفق شود و بیت اشغال را بازنشانی می کند (0).

انواع[ویرایش]

یک چرخه سرکشی زمانی است که هر عنصر یکبار بررسی می شود. چرخه سرکشی مطلوب بر اساس چندین عامل، از جمله سرعت مورد نیاز پاسخ و سربار (به عنوان مثال، زمان پردازنده و پهنای باند) سرکشی متفاوت خواهد بود.

در سرکشی فراخوان چرخشی ، دستگاه سرکشی یا فرآیند هر عنصر در یک لیست را با یک ترتیب ثابت پرس وجو می کند. از آنجایی که آن برای یک پاسخ از هر عنصر منتظر می شود، مکانیزم زمان بندی برای جلوگیری از قفل شدن ناشی از عناصر غیر پاسخ دهنده ضروری است. سرکشی فراخوان چرخشی اگر سربار پیام های سرکشی بالا باشد،می تواند ناکارآمد باشد. در هر چرخه سرکشی عناصر متعددی مورد بررسی قرار می گیرند و فقط چند عنصر فعال هستند.

در سرکشی قطبی ،که همچنین به عنوان سکرشی نشانه شناخته می شود، هر عنصر , عنصر بعدی را در یک دنباله ثابت بررسی می کند. این تا زمانی ادامه می یابد که به اولین عنصر برسد، که در آن زمان دوره سر کشی دوباره شروع می شود.

سرکشی می تواند در زمینه های محاسباتی مختلف به منظور کنترل اجرا یا توالی انتقال عناصر مورد استفاده قرار گیرد. برای مثال، در سیستم عامل های چند وظیفه ای،سر کشی می تواند برای اختصاص زمان پردازنده و سایر منابع به فرآیندهای مختلف رقابتجو استفاده شود.

در شبکه ها، سرکشی برای تعیین گره هایی که می خواهند به شبکه دسترسی داشته باشند استفاده می شود. همچنین توسط پروتکل های مسیریابی برای بازیابی اطلاعات مسیریابی مورد استفاده قرار می گیرد، همانطور که در مورد EGP (پروتکل دروازه خارجی) استفاده می شود.

یک جایگزین برای سرکشی، استفاده از وقفه است که سیگنال های تولید شده توسط دستگاه ها یا فرآیندها است و نشان دهنده نیاز آنها به توجه , خواستار ارتباط و غیره می باشد. گرچه سرکشی می تواند بسیار ساده باشد، در بسیاری از موارد (به عنوان مثال، سیستم عامل های چند وظیفه ای)، استفاده از وقفه ها بیشتر کارآمد است، زیرا می تواند مصرف پردازنده و یا مصرف پهنای باند را کاهش دهد.

پیام سرکشی[ویرایش]

یک پیام سرکشی یک پیام تصدیق کنترل است.

در یک خط چند منظوره (یک کامپیوتر مرکزی و پایانه های مختلف که در آن پایانه ها یک خط ارتباطی مشترک را به و از طرف کامپیوتر به اشتراک می گذارند)، سیستم از چینش سرکشی ارباب / برده استفاده می کند که در آن کامپیوتر مرکزی پیام (پیام سرکشی) ترمینال خاص در خط خروجی می فرستد. تمام پایانه ها به خط خروجی گوش می دهند، اما فقط ترمینالی که سرکشی شده است با ارسال هر گونه اطلاعاتی که آماده انتقال به خط ورودی است، پاسخ می دهد. ^[۱]

در شبکه های ستاره ای که در ساده ترین شکل شامل یک سوئیچ مرکزی، هاب یا رایانه ای است که به عنوان یک کانال برای ارسال پیام ها عمل می کند، برای اجتناب از هرج و مرج در خطوط، سرکشی مورد نیاز نیست، اما اغلب برای اجازه دادن به ارباب برای به دست آوردن ورودی به صورت منظم استفاده می شود.این پیام های سرکشی متفاوت از موارد خطوط چند منظوره است زیرا آدرس سایت مورد نیاز نیست و هر ترمینال فقط پیام ها سرکشی دریافت می کند که به آن هدایت شده است. ^[۱]