Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 44 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
44
Dung lượng
686 KB
Nội dung
Bộ môn Kỹ thuật máy tính – Khoa Điện Tử
1 / 50
CHƯƠNG 6
MỨC MÁYHỆĐIỀU
HÀNH
Bộ môn Kỹ thuật máy tính – Khoa Điện Tử
2 / 50
CHƯƠNG 6MỨCMÁYHỆĐIỀU HÀNH
6.1 Giới thiệu mứcmáyhệđiều hành
6.2 Bộ nhớ ảo
6.2.1 Việc phân trang - Paging
6.2.2 Thực hiện việc phân trang
6.2.3 Phương pháp Cấp trang khi có yêu cầu
và Mô hình tập làm việc
6.3 Các chỉ thị vào/ra ảo - tự đọc
Bộ môn Kỹ thuật máy tính – Khoa Điện Tử
3 / 50
6.1 Giới thiệu mứcmáyhệđiều hành
•
Trình thông dịch chạy trên máymức 1 có thể thông dịch các chương
trình được viết bằng ngôn ngữ máymức 2
•
Trình thông dịch chạy trên máymức 2 có thể thông dịch các chương
trình được viết bằng ngôn ngữ máymức 3.
Chúng ta gọi mức 3 là mứcmáyhệđiều hành.
Bộ môn Kỹ thuật máy tính – Khoa Điện Tử
4 / 50
6.1 Giới thiệu mứcmáyhệđiều hành
•
Mức máy HĐH đã tiến
hoá dần lên từ mức
máy thông thường:
-
Hầu hết các chỉ thị của
mức máy HĐH cũng
có ở mứcmáy thông
thường
-
Các chỉ thị mức 3
khác, được gọi là các
chỉ thị Mứcmáy HĐH.
Thông dịch
trực tiếp bằng
vi chương
trình
HĐH thông
dịch
Bộ môn Kỹ thuật máy tính – Khoa Điện Tử
5 / 50
6.1 Giới thiệu mứcmáyhệđiều hành
-
Hệ điềuhành chịu trách nhiệm cấp phát vùng nhớ cho các tiến trình
có yêu cầu. Để thực hiện tốt nhiệm vụ này, hệđiềuhành cần phải
xem xét các khía cạnh:
-
Sự tương ứng giữa địa chỉ logic và địa chỉ vật lý (physic) : làm
cách nào để chuyển đổi một địa chỉ tượng trưng (symbolic) trong
chương trình thành một địa chỉ thực trong bộ nhớ chính?
-
Quản lý bộ nhớ vật lý: làm cách nào để mở rộng bộ nhớ có sẵn
nhằm lưu trữ được nhiều tiến trình đồng thời?
-
Chia sẻ thông tin: làm thế nào để cho phép hai tiến trình có thể
chia sẻ thông tin trong bộ nhớ?
-
Bảo vệ: làm thế nào để ngăn chặn các tiến trình xâm phạm đến
vùng nhớ được cấp phát cho tiến trình khác?
Bộ môn Kỹ thuật máy tính – Khoa Điện Tử
6 / 50
6.1 Giới thiệu mứcmáyhệđiều hành
-
Các địa chỉ trong chương trình nguồn là địa chỉ
tượng trưng, vì thế, một chương trình phải trải qua
nhiều giai đoạn xử lý để chuyển đổi các địa chỉ
này thành các địa chỉ tuyệt đối trong bộ nhớ chính.
-
Có thể thực hiện liên kết các chỉ thị và dữ liệu với
các địa chỉ bộ nhớ vào một trong những thời điểm
sau:
Thời điểm biên dịch
Thời điểm nạp
Thời điểm xử lý
Bộ môn Kỹ thuật máy tính – Khoa Điện Tử
7 / 50
6.1 Giới thiệu mứcmáyhệđiều hành
Thời điểm biên dịch:
Nếu tại thời điểm biên dịch, có thể biết vị
trí mà tiến trình sẽ thường trú trong bộ
nhớ, trình biên dịch có thể phát sinh ngay
mã với các địa chỉ tuyệt đối.
Nếu sau đó có sự thay đổi vị trí thường trú
ban đầu của chương trình, cần phải biên
dịch lại chương trình.
Bộ môn Kỹ thuật máy tính – Khoa Điện Tử
8 / 50
6.1 Giới thiệu mứcmáyhệđiều hành
Thời điểm nạp:
Nếu tại thời điểm biên dịch, chưa thể biết vị trí
mà tiến trình sẽ thường trú trong bộ nhớ, trình
biên dịch cần phát sinh mã tương đối.
Sự liên kết địa chỉ được trì hoãn đến thời điểm
chương trình được nạp vào bộ nhớ, lúc này các
địa chỉ tương đối sẽ được chuyển thành địa chỉ
tuyệt đối do đã biết vị trí bắt đầu lưu trữ tiến
trình.
Khi có sự thay đổi vị trí lưu trữ, chỉ cần nạp lại
chương trình để tính toán lại các địa chỉ tuyệt
đối, mà không cần biên dịch lại.
Bộ môn Kỹ thuật máy tính – Khoa Điện Tử
9 / 50
6.1 Giới thiệu mứcmáyhệđiều hành
Thời điểm xử lý:
Nếu có nhu cầu di chuyển tiến trình từ
vùng nhớ này sang vùng nhớ khác trong
quá trình tiến trình xử lý, thì thời điểm liên
kết địa chỉ phải trì hoãn đến tận thời điểm
xử lý.
Để thực hiện liên kết địa chỉ vào thời điểm
xử lý, cần sử dụng cơ chế phần cứng đặc
biệt.
Bộ môn Kỹ thuật máy tính – Khoa Điện Tử
10 /
50
6.1 Giới thiệu mứcmáyhệđiều hành
Khái niệm không gian địa chỉ được xây dựng
trên không gian nhớ vật lý:
Địa chỉ logic: còn gọi là địa chỉ ảo, là tất cả các
địa chỉ do bộ xử lý tạo ra.
Địa chỉ vật lý: là địa chỉ thực tế mà trình quản lý
bộ nhớ nhìn thấy và thao tác.
Không gian địa chỉ: là tập hợp tất cả các địa chỉ
ảo phát sinh bởi một chương trình.
Không gian vật lý: là tập hợp tất cả các địa chỉ
vật lý tương ứng với các địa chỉ ảo.
[...]... Kỹ thuật máy tính – Khoa Điện Tử 15 / 6. 2.1 Việc phân trang - Paging • Ví dụ: một máy tính trong đó các chỉ thị có trường địa chỉ 16 bit và có bộ nhớ 40 96 word • Một chương trình chạy trên máy tính này có thể đánh địa chỉ 65 5 36 word bộ nhớ, chứ không phải 40 96 • Khi còn chưa phát minh ra bộ nhớ ảo, phải phân biệt 2 miền địa chỉ: • 0 4095: khả dụng • 40 96 65535: không khả dụng Bộ môn Kỹ thuật máy tính... 6. 1 Giới thiệu mứcmáy hệ điềuhành Phương thức liên kết địa chỉ vào thời điểm biên dịch và vào thời điểm nạp: Địa chỉ ảo và địa chỉ vật lý là như nhau Phương thức liên kết vào thời điểm xử lý: địa chỉ ảo và địa chỉ vật lý khác nhau Bộ môn Kỹ thuật máy tính – Khoa Điện Tử 11 / 6. 2 Bộ nhớ ảo • Thời kỳ đầu bộ nhớ máy tính thường nhỏ chương trình càng bé càng tốt •... riêng để tổ chức lưu trữ bảng trang Đa số các hệ điềuhành cấp cho mỗi tiến trình một bảng trang Tuy nhiên phương pháp này không thể chấp nhận được nếu hệ điềuhành cho phép quản lý một không gian địa chỉ có dung lượng quá (232, 264 ): trong các hệ thống như thế, bản thân bảng trang đòi hỏi một vùng nhớ qúa lớn! Bộ môn Kỹ thuật máy tính – Khoa Điện Tử 35 / 6. 2.2 Thực hiện việc phân trang Có hai giải... chỉ ảo được chia thành các trang có kích thước bằng nhau, nằm trong khoảng 512 40 96 Bộ môn Kỹ thuật máy tính – Khoa Điện Tử 20 / 6. 2.2 Thực hiện việc phân trang – Ví dụ • Không gian địa chỉ ảo 64 K được chia thành các frame kích thước 4K • Không gian địa chỉ vật lý 32K chia thành các khung trang kích thước 4K • Để thực hiện được bộ nhớ ảo ở mức 2, cần phải sử dụng page table có 16 word, để theo dõi... và dùng vi chương trình thực hiện chuyển đổi bằng lập trình trực tiếp đối với các thanh ghi Tuỳ thuộc vào kiến trúc của mức vi chương trình, chuyển đổi bằng cách này có thể gần nhanh bằng cách chuyển đổi trực tiếp bằng phần cứng mà không đòi hỏi phải có các mạch điện đặc biệt Bộ môn Kỹ thuật máy tính – Khoa Điện Tử 34 / 6. 2.2 Thực hiện việc phân trang Tổ chức bảng trang: Mỗi hệ điềuhành có một... (PTBR) Bộ môn Kỹ thuật máy tính – Khoa Điện Tử 25 / 6. 2.2 Thực hiện việc phân trang – Ví dụ Mô hình bộ nhớ phân trang Bộ môn Kỹ thuật máy tính – Khoa Điện Tử 26 / 6. 2.2 Thực hiện việc phân trang – Ví dụ Sử dụng thanh ghi nền trỏ đến bảng trang Bộ môn Kỹ thuật máy tính – Khoa Điện Tử 27 / 6. 2.2 Thực hiện việc phân trang – Ví dụ Theo cách tổ chức này, mỗi truy xuất đến dữ liệu hay chỉ thị đều... Kỹ thuật máy tính – Khoa Điện Tử 6. 2.2 Thực hiện việc phân trang – Ví dụ Bộ môn Kỹ thuật máy tính – Khoa Điện Tử 29 / 6. 2.2 Thực hiện việc phân trang • Hình a: Khi một chương trình truy cập bộ nhớ, đầu tiên nó sẽ sinh ra một địa chỉ 16 bit • 4 bit cao làm số trang ảo • 12 bit thấp làm địa chỉ trong trang ảo đã được chọn 12310 (đc vật lý) là địa chỉ (ảo)22 của trang 3 • Hình b: Mối liên hệ giữa trang... Điện Tử 16 / 6. 2.1 Việc phân trang - Paging • Ý tưởng: tách biệt các khái niệm về không gian địa chỉ và các vị trí nhớ: • Vào bất cứ thời điểm nào 40 96 word bộ nhớ có thể được truy cập trực tiếp, nhưng chúng không nhất thiết phải tương ứng với các địa chỉ từ 0 4095 • 40 96 sử dụng word 0 • 4097 sử dụng word 1 • 8191 sử dụng word 4095 v.v Bộ môn Kỹ thuật máy tính – Khoa Điện Tử 17 / 6. 2.1 Việc... nhà khoa học ở Manchester, đề xuất năm 1 961 • Phương pháp thực hiện quá trình overlay một cách tự động • Đầu 1970s bộ nhớ ảo đã trở nên thông dụng Bộ môn Kỹ thuật máy tính – Khoa Điện Tử 12 / 6. 2.1 Việc phân trang - Paging • Ý tưởng: • Phân bộ nhớ vật lý thành các khối có kích thước cố định, bằng nhau: là khung trang - page frame • Không gian địa chỉ được chia thành các khối có cùng kích thước với khung... môn Kỹ thuật máy tính – Khoa Điện Tử 32 / 6. 2.2 Thực hiện việc phân trang Minh hoạ ánh xạ từ không gian chỉ ảo lên không gian bộ nhớ chính: • Trang ảo số 0 nằm ở khung trang số 1 • Trang ảo số 1 nằm ở khung trang số 0 • Trang ảo số 2 không nằm trong bộ nhớ chính v.v Bộ môn Kỹ thuật máy tính – Khoa Điện Tử 33 / 6. 2.2 Thực hiện việc phân trang • Để tăng tốc độ việc chuyển đổi địa chỉ ảo thành địa chỉ . thuật máy tính – Khoa Điện Tử
1 / 50
CHƯƠNG 6
MỨC MÁY HỆ ĐIỀU
HÀNH
Bộ môn Kỹ thuật máy tính – Khoa Điện Tử
2 / 50
CHƯƠNG 6 MỨC MÁY HỆ ĐIỀU HÀNH
6. 1 Giới. ngữ máy mức 3.
Chúng ta gọi mức 3 là mức máy hệ điều hành.
Bộ môn Kỹ thuật máy tính – Khoa Điện Tử
4 / 50
6. 1 Giới thiệu mức máy hệ điều hành
•
Mức máy