›
›

Bài giảng Khoa học Máy tính Hệ điều hành - Chương 5: Quản lý ra vào - Phạm Hải Đăng (Phần 2)

• Đa dạng, nhiều loại thiết bị, mỗi loại có nhiều kiểu khác nhau • Quan điểm kỹ thuật: là các thiết bị với bộ VXL, motor, các linh kiện khác

• Quan điểm lập trình: Giao diện như phần mềm để nhận lệnh, thực hiện và trả kết quả về

Phân loại thiết bị ngoại vi

• Thiết bị khối (Đĩa từ, băng từ)

• Thông tin được lưu trữ có kích thước cố định và địa chỉ riêng • Có thể đọc ghi một khối độc lập với khối khác

a Tồn tại thao tác định vị thông tin (seek)

• Thiết bị ký tự (Máy in, Bàn phím, chuột,..)

• Chấp nhận luồng ký tự, không có cấu trúc khối • Không có thao tác định vị thông tin

• Loại khác: Đồng hồ

pdf 41 trang xuanthi 30/12/2022 880
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Khoa học Máy tính Hệ điều hành - Chương 5: Quản lý ra vào - Phạm Hải Đăng (Phần 2)", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.

File đính kèm:

  • pdfbai_giang_khoa_hoc_may_tinh_he_dieu_hanh_chuong_5_quan_ly_ra.pdf

Nội dung text: Bài giảng Khoa học Máy tính Hệ điều hành - Chương 5: Quản lý ra vào - Phạm Hải Đăng (Phần 2)

  1. Chương 5: Quản lý vào ra Chương 5 Quản lý vào ra 2 / 41
  2. Chương 5: Quản lý vào ra 1 Nguyên tắc quản lý chung 2 Dịch vụ vào ra của hệ thống 3 Hệ thống vào ra đĩa 4 / 41
  3. Chương 5: Quản lý vào ra 1. Nguyên tắc quản lý chung 1.1 Giới thiệu 1 Nguyên tắc quản lý chung Giới thiệu Ngắt và xử lý ngắt 6 / 41
  4. Chương 5: Quản lý vào ra 1. Nguyên tắc quản lý chung 1.1 Giới thiệu Thiết bị điều khiểnI 8 / 41
  5. Chương 5: Quản lý vào ra 1. Nguyên tắc quản lý chung 1.1 Giới thiệu Thiết bị điều khiển III Giao diện TBĐK và TBNV: Giao diện mức rất thấp Sector = 512bytes = 4096bits Bộ điều khiển đĩa phải đọc/ghi các bit và nhóm lại thành các sector Mỗi TBDK có các thanh ghi riêng để làm việc với CPU Dùng các không gian địa chỉ đặc biệt cho các thanh ghi: cổng vào ra TBDK cũng làm việc với CPU theo cơ chế ngắt Ngắt là tín hiệu điện IRQ: đường vật lý dẫn đến bộ quản lý ngắt Ánh xạ các tín hiệu IRQ thành các vector ngắt tương ứng 10 / 41
  6. Chương 5: Quản lý vào ra 1. Nguyên tắc quản lý chung 1.2 Ngắt và xử lý ngắt 1 Nguyên tắc quản lý chung Giới thiệu Ngắt và xử lý ngắt 12 / 41
  7. Chương 5: Quản lý vào ra 1. Nguyên tắc quản lý chung 1.2 Ngắt và xử lý ngắt Phân loại ngắt Theo nguồn gốc Ngắt bên trong Ngắt bên ngoài Theo thiết bị Ngắt cứng Ngắt mềm Theo khả năng quản lý Ngắt che được Ngắt không che được Theo thời điểm ngắt Yêu cầu Báo cáo 14 / 41
  8. Chương 5: Quản lý vào ra 2. Dịch vụ vào ra của hệ thống Nội dung chính 1 Nguyên tắc quản lý chung 2 Dịch vụ vào ra của hệ thống 3 Hệ thống vào ra đĩa 16 / 41
  9. Chương 5: Quản lý vào ra 2. Dịch vụ vào ra của hệ thống 2.1 Vùng đệm Khái niệm chung Đặc trưng của thiết bị ngoại vi: hoạt động chậm Kích hoạt thiết bị Chờ đợi thiết bị đạt được trạng thái h/đọng thích hợp Chờ đợi các thao tác vào ra được thực hiện Đảm bảo hiệu năng của hệ thống cần Giảm số lượng thao tác vào ra, làm việc với từng khối dữ liệu Thực hiện song song thao tác vào ra với các thao tác khác Thực hiện trước các phép truy nhập Vùng đệm: Vùng nhớ trung gian, làm nơi lưu trữ thông tin trong các thao tác vào ra 18 / 41
  10. Chương 5: Quản lý vào ra 2. Dịch vụ vào ra của hệ thống 2.1 Vùng đệm Phân loại vùng đệm 2 Vùng đệm gắn với thiết bị Được xây dựng khi mở thiết bị/file Phục vụ riêng cho thiết bị bị xóa khi đóng thiết bị Thích hợp khi các thiết bị có cấu trúc bản ghi vật lý khác nhau Vùng đệm gắn với hệ thống Xây dựng khi khởi tạo hệ thống, không gắn với thiết bị cụ thể Tồn tại trong suốt quá trình hoạt động của hệ thống Mở file/thiết bị ⇒ Gắn với một vùng đệm có sẵn Khi đóng file/thiết bị⇒ vùng đệm được trả về hệ thống Thích hợp khi các thiết bị có cấu trúc bản ghi vật lý chung Tránh việc tạo xóa vùng đệm nhiều lần Vùng đệm trở thành các tài nguyên găng ⇒ phải điều độ 20 / 41
  11. Chương 5: Quản lý vào ra 2. Dịch vụ vào ra của hệ thống 2.2 Quản lý lỗi vào ra 2 Dịch vụ vào ra của hệ thống Vùng đệm (Buffer) Quản lý lỗi vào ra Kỹ thuật SPOOL 22 / 41
  12. Chương 5: Quản lý vào ra 2. Dịch vụ vào ra của hệ thống 2.2 Quản lý lỗi vào ra Xử lý lỗi Phát hiện lỗi, hệ thống cố gắng khắc phục bằng cách t/hiện lại nhiều lần Nếu lỗi ổn định ⇒Cố gắng khôi phục lại thông tin ban đầu Trường hợp lưu trữ, để đảm bảo chất lượng thông tin Thiết bị điều khiển đọc lại kết quả vừa lưu trữ So sánh với thông tin gốc/So sánh 2 tổng kiểm tra Kết quả báo cho hệ thống để có xử lý tương ứng ⇒Lặp lại thao tác/ Thông báo lỗi Thiết bị vào ra thường cung cấp mã trả về (return code) Phân tích và đánh giá dựa trên mã nhận được 24 / 41
  13. Chương 5: Quản lý vào ra 2. Dịch vụ vào ra của hệ thống 2.3 Kỹ thuật SPOOL Kỹ thuật SPOOL (Simultaneous peripheral operation on-line) Trên phương diện lập trình, thiết bị vào ra là Trạm nhận các yêu cầu từ chương trình và thực hiện Trả các mã trạng thái để hệ thống phân tích Vậy có thể dùng phần mềm mô phỏng các thiết bị vào ra Thiết bị vào ra có thể coi như tiến trình Được điều độ theo quy tắc quản lý tiến trình Mục đích Mô phỏng quá trình điều khiển, quản lý thiết bị ngoại vi Kiểm tra hoạt động của các thiết bị đang chế tạo Tạo hiệu ứng sử dụng song song cho các thiết bị chỉ tuần tự 26 / 41
  14. Chương 5: Quản lý vào ra 3. Hệ thống vào ra đĩa 1 Nguyên tắc quản lý chung 2 Dịch vụ vào ra của hệ thống 3 Hệ thống vào ra đĩa 28 / 41
  15. Chương 5: Quản lý vào ra 3. Hệ thống vào ra đĩa 3.1 Cấu trúc đĩa từ Cấu trúc Mô hình hóa như mảng một chiều các khối logic Khối logic là đơn vị trao đổi nhỏ nhất Ánh xạ liên tiếp các khối logic tới các sector của đĩa Khối 0 là sector đầu mặt 0 rãnh/Cylinder ngoài cùng Ánh xạ theo trật tự: Sector → Header → Track/Cylinder Ít phải dịch chuyển đầu từ khi đọc các sector kế tiếp nhau 30 / 41
  16. Chương 5: Quản lý vào ra 3. Hệ thống vào ra đĩa 3.2 Điều phối truy nhập đĩa 3 Hệ thống vào ra đĩa Cấu trúc đĩa từ Điều phối truy nhập đĩa 32 / 41
  17. Chương 5: Quản lý vào ra 3. Hệ thống vào ra đĩa 3.2 Điều phối truy nhập đĩa FCFS Truy nhập theo trật tự yêu cầu ⇒Không hiệu quả Yêu cầu truy nhập cylinder : 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67 0 14 37 53 65 67 98 122 124 183 199 45 85 146 85 108 110 P= 630 59 2 34 / 41
  18. Chương 5: Quản lý vào ra 3. Hệ thống vào ra đĩa 3.2 Điều phối truy nhập đĩa SCAN Đầu từ dich chuyển từ cylinder ngoài cùng đến cylinder trong cùng và quay ngược lại. Phục vụ cho các yêu cầu gặp trên đường đi Yêu cầu truy nhập cylinder : 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67 0 14 37 53 65 67 98 122 124 183 199 15 23 Đầu từ đang dich về phía cylinder 0 14 65 2 31 24 2 59 36 / 41
  19. Chương 5: Quản lý vào ra 3. Hệ thống vào ra đĩa 3.2 Điều phối truy nhập đĩa C-SCAN: Ví dụ Yêu cầu truy nhập cylinder : 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67 0 14 37 53 65 67 98 122 124 183 199 38 / 41
  20. Chương 5: Quản lý vào ra 3. Hệ thống vào ra đĩa 3.2 Điều phối truy nhập đĩa Vấn đề lựa chọn thuật toán SSTF: Phổ biến, hiệu quả hơn FCFS SCAN/C-SCAN hoạt động tốt hơn cho hệ thống có nhiều yêu cầu truy nhập đĩa Không gặp vấn đề "starrvation: chờ đợi quá lâu" Hiệu quả của các thuật toán phụ thuộc mạnh về số lượng và kiểu các yêu cầu Yêu cầu truy xuất đĩa bị ảnh hưởng mạnh bởi các phương pháp phân phối đĩa cho file Phân phối liên tục: đưa ra các y/cầu truy xuất lân cận nhau Phân phối liên kết/ chỉ mục: có thể gồm các khối được phân bố rộng rãi trên đĩa Thuật toán điều phối truy nhập đĩa có thể được viết như những modul riêng biệt của HĐH cho phép có thể thay thế bởi các thuật toán khác khi cần thiết Cả SSTF và LOOK đều có thể là lựa chọn hợp lý cho thuật toán mặc định 40 / 41