Устройство МФУ

Федеральное государственное  автономное

образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ»

 

Институт Космических  и информационных технологий

Кафедра прикладной математики и компьютерной безопасности

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

Устройство МФУ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

         Руководитель      __________     __________________     ______________

                                подпись, дата          должность, ученая степень           инициалы, фамилия

         Студент ____________ ________________   __________  _____________

                            номер группы        номер зачетной книжки         подпись, дата     инициалы, фамилия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Красноярск 2012

 

РЕФЕРАТ

 

Курсовой проект по теме «МФУ» содержит 13 страниц текстового документа, 2 использованных источника, 3 рисунка.

Объект изучения – многофункциональное устройство.

Цель проекта – описание прототипа ОС для устройства по выбору.

В результате выполнения работы была описана ОС, для МФУ.

Ключевые слова:

• Операционная система
• Файловая система
• Однозадачность
• Монолитное ядро

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 4

1 Общее описание устройства 5

2 Схема устройства 6

3 Внутренне устройство ОС 7

4 Управление памятью 9

5 Ввод/вывод 11

6 Файловая система 12

Заключение 13

Список  использованной литературы 14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Для работы в офисе или на дому, где много работы с бумагами, МФУ  является необходимостью. Оно заменит  собой несколько простых устройств  и будет занимать меньше места. Во всех этих устройствах есть своя операционная система, но в МФУ ОС будет более  сложной из-за большего количества функций. В данной курсовой работе описывается подобная операционная система, для МФУ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Устройство МФУ

 

Функции:

1. Ввод сенсорный, клавиатура.
2. Работа с внешними устройствами: USB.
3. Работа с данными.
4. Факс.
5. Печать.
6. Сканирование.
7. Копирование.
8. Проверка картриджа (наполненность и наличие).
9. Вывод на экран.

 

 

2 Схема устройства

 

На рис.1 представлена структурная  схема устройства.

 

3 Операционная система

Однозадачные ОС включают средства управления периферийными устройствами, средства управления файлами, средства общения с пользователем.

Многозадачные ОС, кроме вышеперечисленных функций, управляют разделением совместно используемых ресурсов, таких как процессор, оперативная память, файлы и внешние устройства.

Однозадачные ОС могут выполнять в одно и то же время не более одной задачи, а многозадачные ОС способны одновременно управляться с несколькими процессами, деля между ними мощность компьютера, и как следствие время их выполнения увеличивается из-за переключения с одной задачи на другую.

Монолитное ядро. Все части монолитного ядра работают в одном адресном пространстве. Это такая схема операционной системы, при которой все компоненты её ядра являются составными частями одной программы, используют общие структуры данных и взаимодействуют друг с другом путём непосредственного вызова процедур.

• Достоинства: Скорость работы, упрощённая разработка модулей.
• Недостатки: Поскольку всё ядро работает в одном адресном пространстве, сбой в одном из компонентов может нарушить работоспособность всей системы.

Микроядро предоставляет только элементарные функции управления процессами и минимальный набор абстракций для работы с оборудованием. Большая часть работы осуществляется с помощью специальных пользовательских процессов, называемых сервисами.

• Достоинства: Устойчивость к сбоям оборудования, ошибкам в компонентах системы. Основное достоинство микроядерной архитектуры — высокая степень модульности ядра операционной системы.

• Недостатки: Передача данных между процессами требует накладных расходов.

В один момент времени будет выполняться всего одна команда, поэтому операционная система будет однозадачной.

При выборе ядра ОС большое  значение уделяется простоте реализации.

Обновлять ничего не требуется, так как такие устройства как  МФУ работают с одной версией  операционной системы до утилизации. Значит, в модульности нет необходимости. Поэтому микроядро и модульное ядро отпадают. Таким образом, монолитное ядро ОС является лучшим вариантом.

 

 

4 Управление памятью

 

Существуют два основных метода управления памятью:

• Без использования дискового пространства
• С использованием дискового пространства

 

Существует четыре вида управления памятью ОС без использования  дискового пространства:

• Однозадачная система без подкачки на диск
• Многозадачность с фиксированными разделами
• Распределение памяти разделами переменной величины
• Перемещаемые разделы

 

Так как ОС однозадачная, то выбор очевидным образом падает на однозадачную систему без подкачки на диск.

Однозадачная система без подкачки на диск — это, когда в системе присутствует только одна задача, при этом память разделяется между программой и ОС. Нет преобразований виртуальных адресов в физические, то есть программа будет загружаться по одному и тому же адресу, поэтому программист должен использовать прямую адресацию. На рис.2 представлена схема использования ОЗУ в ОС.

 

 

МФУ устройства в большинстве случаев  используются в офисах, то есть за рабочий  день к ним происходит большое  количество обращений. Поэтому используется кэш процессора, для уменьшения среднего времени доступа к данным, хранящимся в оперативной памяти. Содержимое кэш-памяти представляет собой совокупность записей обо всех загруженных в нее элементах данных.

Каждая запись об элементе данных включает в себя адрес, который  этот элемент данных имеет в оперативной  памяти, и управляющую информацию: признак модификации и признак  обращения к данным за некоторый  последний период времени.

• Просматривается содержимое кэш-памяти с целью определения, не находятся ли нужные данные в кэш-памяти; кэш-память не является адресуемой, поэтому поиск нужных данных осуществляется по содержимому - значению поля "адрес в оперативной памяти", взятому из запроса.
• Если данные обнаруживаются в кэш-памяти, то они считываются из нее, и результат передается в процессор.
• Если нужных данных нет, то они вместе со своим адресом копируются из оперативной памяти в кэш-память, и результат выполнения запроса передается в процессор. При копировании данных может оказаться, что в кэш-памяти нет свободного места, тогда выбираются данные, к которым в последний период было меньше всего обращений, для вытеснения из кэш-памяти. Если вытесняемые данные были модифицированы за время нахождения в кэш-памяти, то они переписываются в оперативную память. Если же эти данные не были модифицированы, то их место в кэш-памяти объявляется свободным.

На рис.3 представлена схема работы кэша. 

5 Управление вводом/выводом

 

Устройства ввода/вывода:

• Модем
• Сетевая карта
• ПЗУ
• USB

 

Устройства ввода:

• Тачпад

 

Устройства вывода:

• Экран

Так как ОС является однозадачной, процессор ожидает конца ввода-вывода.

Обработка ошибок происходит ближе к "железу", потому что ошибка не приведет к страшным последствиям.

В МФУ будут прерывания от клавиатуры и контроллерные прерывания. Клавиатурные прерывания будут иметь  более высокий приоритет. Прерывания будут обрабатываться специальными программами – драйверами устройств. Драйверы будут встроены в ядро. Также в драйверах будут использоваться семафоры, для блокировки во время выполнения или запрета доступа к устройству в момент времени.

При получении факса контроллер этого устройства выдаст сигнал о  приеме и выполняющаяся в этот момент команда будет приостановлена. В случае печати, страница допечатывается, а остальное копируется в буфер печати. В случае сканера, происходит примерно то же самое.

При окончании получения  факса контроллер выдаст сигнал о  том, что факс с принтером свободны. 

6 Файловая система

 

Основным требованием  к файловой системе является работа с внешними носителями. В этом случае большую роль играет скорость чтения и записи. Возникновение ошибки не приведет к страшным последствиям, поэтому в выявлении оных нет необходимости. А значит, ФС с журналированием отпадают. Это EXT3,EXT4,NTFS. Поиск файловых систем с минимальным набором функций.  Этим требования соответствуют такие ФС, как:

• EXT2
• FAT32

FAT16 в этом случае не подходит, так как будут поддерживаться такие форматы файлов, как: PSB, TIFF, DICOM. А FAT16 имеет ограничение в размере файлов до 2 ГБ.

Сравнение EXT2 и FAT32:

При работе с мелкими файлами  разница в скорости невелика, но при работе с большими файлами  вперед вырывается EXT2. Поэтому EXT2 является подходящей файловой системой. 

Заключение

 

В выполненной работе были закреплены знания операционных систем, которые были пройдены в прошлом семестре. Было изучено устройство МФУ,  была описана ОС для этого устройства. Также были изучены типы МФУ, их стоимость, то есть характеристики этих устройств. Таким образом, МФУ является очень полезным устройством, как для офиса, так и для дома, и в устройстве операционных систем для МФУ есть свои сложности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

1. Олифер В. Г., Олифер Н. А. Сетевые операционные системы. — СПб.: Питер, 2002. — 544 с.
2. Таненбаум Э. Современные операционные системы. – 3-е изд. - СПб.: Питер, 2010. — 1120 с.