Nghiên cứu tìm hiểu về quản lý thiết bị ngoại vi trong HĐH Windows

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN Học phần Nguyên lý hệ điều hành Chủ đề Nghiên cứu tìm hiểu về quản lý thiết bị ngoại vi trong HĐH Windows Giáo viên hướng dẫn Nguyễn Bá Nghiễn Nhóm sinh viên thực hiện Lớp 20212IT6025002 Khóa K15 Nhóm 1 Hà Nội – Năm 2022 MỤC LỤC I NGUYÊN TẮC TỔ CHỨC VÀ QUẢN LÍ THIẾT BỊ 4 1 Yêu cầu của quản lí thiết bị 4 2 Nguyên tắc tổ chức quản lí thiết bị 5 II HỆ THỐNG VÀORA, QUẢN LÍ THIẾT BỊ TRONG WINDOWS 6 1 Các thành phần trong.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN  BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN Học phần : Nguyên lý hệ điều hành Chủ đề: Nghiên cứu tìm hiểu quản lý thiết bị ngoại vi HĐH Windows Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Bá Nghiễn Nhóm sinh viên thực : Lớp : 20212IT6025002 Khóa: K15 Nhóm :1 Hà Nội – Năm 2022 1|Page MỤC LỤC 2|Page LỜI NÓI ĐẦU Ngày khoa học kỹ thuật giới nói chung, Việt Nam nói riêng đà phát triển mạnh mẽ không ngừng nâng cao phát triển mặt Đặc biệt ngành công nghệ thông tin Để đáp ứng nhu cầu ngày cao người, máy tính khơng ngừng chỉnh lí hồn thiện Cùng với đóng góp quan trọng, thiếu thiết bị ngoại vi Mục tiêu báo cáo thực nghiệm: - Trình bày, minh họa phương thức công cụ quản lý thiết bị ngoại vi HĐH Windows - Liên hệ so sánh với nguyên lý quản lý thiết bị ngoại vi học Nội dung Quản lí thiết bị ngoại vi Windows bao gồm chương: Chương I: Nguyên tắc tổ chức quản lí thiết bị Windows Chương II: Hệ thống vào/ra, quản lí thiết bị Windows Chương III: Các kĩ thuật áp dụng Chương IV: Cơng cụ quản lí thiết bị windows Chương V: Kết luận Chương VI: Tài liệu tham khảo Phụ lục: Danh mục hình vẽ Trong trình làm bài, nhóm cố gắng chắn khơng tránh khỏi thiếu sót, mong nhận giúp đỡ thầy để viết hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! 3|Page I NGUYÊN TẮC TỔ CHỨC VÀ QUẢN LÍ THIẾT BỊ Thiết bị ngoại vi tên chung nói đến số loại thiết bị bên thùng máy gắn kết với máy tính với tính nhập xuất (I/O) mở rộng khả lưu trữ (như dạng nhớ phụ) Thiết bị ngoại vi máy tính là: - Thiết bị cấu thành lên máy tính khơng thể thiếu số loại máy tính - Thiết bị có mục đích mở rộng tính khả máy tính Quản lý thiết bị trình quản lý việc thực hiện, vận hành bảo trì thiết bị vật lý ảo Nó thuật ngữ rộng bao gồm công cụ quy trình quản trị khác để bảo trì trì máy tính, mạng, thiết bị di động thiết bị ảo Yêu cầu quản lí thiết bị Chức thiết bị ngoại vi đảm nhiệm việc truyền thông tin qua lại phận hệ thống Do đó, yêu cầu hệ điều hành tìm phương pháp tổ chức truy nhập thơng tin thiết bị Ngồi thiết bị chuẩn có tính bắt buộc (màn hình, bàn phím, máy in…) hệ thống máy tính phải có khả kết nối với số lượng tuỳ ý thết bị ngoại vi bổ sung Các thiết bị khác chất nguyên lý hoạt động, mà hệ điều hành cần phải tìm cách quản lý, điều khiển khai thác thiết bị cách có hiệu CPU không làm việc trực tiếp với thiết bị ngoại vi cần phải tổ chức thiết bị cho CPU không phụ thuộc vào biến động thiết bị 4|Page Nguyên tắc tổ chức quản lí thiết bị Nguyên tắc để tổ chức quản lý thiết bị dựa sở: CPU điều khiển thao tác vào/ không trực tiếp thực thao tác Để đảm bảo nguyên tắc này, thiết bị không gắn trực tiếp vào CPU mà gắn với thiết bị đặc biệt – thiết bị quản lý Một thiết bị quản lý kết nối với nhiều thiết bị vào/ra Thiết bị quản lý đóng vai trị máy tính chun dụng có nhiệm vụ điều khiển thiết bị kết nối với gọi kênh vào/ Mỗi kênh vào/ra có ngơn ngữ hệ lệnh riêng Chúng hoạt động độc lập với nhau, độc lập với CPU độc lập với thành phần khác hệ thống 5|Page II HỆ THỐNG VÀO/RA, QUẢN LÍ THIẾT BỊ TRONG WINDOWS Các thành phần hệ thống I/O Windows Hệ thống Windows I / O bao gồm số thành phần điều hành trình điều khiển thiết bị, thể hình Hình Các thành phần hệ thống I/O Windows Trình quản lý I / O trung tâm hệ thống I / O Nó kết nối ứng dụng thành phần hệ thống với thiết bị ảo, logic vật lý, đồng thời xác định sở hạ tầng hỗ trợ ổ đĩa thiết bị Trình điều khiển thiết bị thường cung cấp giao diện I / O cho loại thiết bị cụ thể Trình điều khiển thiết bị nhận lệnh chuyển đến chúng trình quản lý I / O hướng đến thiết bị mà họ quản lý chúng thơng báo cho trình quản lý I / O lệnh hồn tất Trình điều khiển thiết bị thường sử dụng trình quản lý I / O để chuyển tiếp lệnh I / O tới trình điều khiển thiết bị khác dùng chung việc triển khai giao diện giao diện thiết bị 6|Page Trình quản lý PnP làm việc chặt chẽ với trình quản lý I / O loại trình điều khiển thiết bị gọi trình điều khiển bus để hướng dẫn việc phân bổ tài nguyên phần cứng phát phản hồi xuất gỡ bỏ thiết bị phần cứng Trình quản lý PnP trình điều khiển bus chịu trách nhiệm tải trình điều khiển thiết bị thiết bị phát Khi thiết bị thêm vào hệ thống khơng có trình điều khiển thiết bị thích hợp, thành phần Plug and Play điều hành gọi đến dịch vụ cài đặt thiết bị trình quản lý PnP chế độ người dùng Trình quản lý nguồn làm việc chặt chẽ với trình quản lý I / O để hướng dẫn hệ thống, trình điều khiển thiết bị riêng lẻ, thơng qua chuyển trạng thái nguồn Quy trình hỗ trợ Cơng cụ quản lý Windows, gọi nhà cung cấp WMI Mơ hình trình điều khiển Windows (WDM), cho phép trình điều khiển thiết bị gián tiếp hoạt động nhà cung cấp, sử dụng nhà cung cấp WMI WDM làm trung gian để giao tiếp với dịch vụ WMI sử dụng Các ghi đóng vai trị sở liệu lưu trữ mơ tả thiết bị phần cứng gắn vào hệ thống cấu hình khởi tạo trình điều khiển Các tệp INF, định phần mở rộng inf, tệp cài đặt trình điều khiển Tệp INF liên kết thiết bị phần cứng cụ thể trình điều khiển đảm nhận quyền kiểm sốt thiết bị Chúng tạo thành từ lệnh giống tập lệnh mô tả thiết bị mà chúng tương ứng, vị trí nguồn đích tệp trình điều khiển, sửa đổi ghi cài đặt trình điều khiển bắt buộc thơng tin phụ thuộc vào trình điều khiển Tín hiệu số mà Windows sử dụng để xác minh tệp trình điều khiển vượt qua kiểm tra Phịng thí nghiệm Chất lượng Phần cứng Microsoft Windows (WHQL) lưu trữ tệp cat Lớp trừu tượng phần cứng (HAL) cách ly trình điều khiển khỏi chi tiết cụ thể xử lý điều khiển ngắt cách cung cấp API che giấu khác biệt tảng Về chất, HAL trình điều khiển bus cho tất thiết bị bo mạch chủ máy tính mà trình điều khiển khác khơng điều khiển 7|Page a Trình quản lí I/O (I/O Manager) Trình quản lý I/O cốt lõi hệ thống I/O xác định khn khổ mơ hình có trật tự, yêu cầu I/O gửi đến trình điều khiển thiết bị Hệ thống I/O điều khiển theo gói Hầu hết yêu cầu I/O thể gói yêu cầu I/O (IRP), gói từ thành phần hệ thống I/O sang thành phần hệ thống I / O khác (I/O nhanh ngoại lệ; khơng sử dụng IRP.) Cho phép chuỗi ứng dụng riêng lẻ quản lý nhiều yêu cầu I/O đồng thời IRP cấu trúc liệu chứa thông tin mơ tả hồn tồn u cầu I/O b Trình quản lý I/O tạo IRP đại diện cho hoạt động I/O, chuyển trỏ tới IRP đến trình điều khiển xử lý gói tin hoạt động I/O hồn tất Ngược lại, trình điều khiển nhận IRP, thực hoạt động mà IRP định chuyển IRP trở lại người quản lý I/O, để hồn thành chuyển cho trình điều khiển khác để xử lý thêm c Ngoài việc tạo loại bỏ IRP, trình quản lý I / O cung cấp mã chung cho trình điều khiển khác trình điều khiển gọi để thực xử lý I/O chúng Bằng cách hợp tác vụ chung trình quản lý I/O, trình điều khiển riêng lẻ trở nên đơn giản gọn nhẹ Ví dụ, trình quản lý I/O cung cấp chức cho phép trình điều khiển gọi trình điều khiển khác Nó quản lý đệm cho yêu cầu I/O, cung cấp hỗ trợ thời gian chờ cho trình điều khiển ghi lại hệ thống tệp cài đặt tải vào hệ điều hành Có gần trăm quy trình khác trình quản lý I/O gọi trình điều khiển thiết bị d Giao diện mô-đun thống mà trình điều khiển có cho phép trình quản lý I/O gọi trình điều khiển mà khơng yêu cầu kiến thức đặc biệt cấu trúc chi tiết bên Hệ điều hành xử lý tất yêu cầu I/O; trình điều khiển chuyển đổi yêu cầu từ yêu cầu thực thành tệp ảo thành yêu cầu dành riêng cho phần cứng Các trình điều khiển gọi lẫn (sử dụng trình quản lý I/O) để đạt trình xử lý độc lập, phân lớp yêu cầu I/O e Bên cạnh việc cung cấp chức mở, đóng, đọc ghi thơng thường, hệ thống Windows I/O cung cấp số tính nâng cao, chẳng hạn I/O không đồng bộ, trực tiếp, đệm phân tán / tập hợp f 8|Page Giao diện hệ thống I/O Windows 10 11 12 13 14 15 Hình Giao diện hệ thống I/O Windows 9|Page 16.Các đối tượng a Driver Object (Đối tượng trình điều khiển) 17 Một đối tượng trình điều khiển đại diện cho trình điều khiển tải: 18.- Tên hiển thị khơng gian tên Trình quản lý đối tượng thư mục \Drivers 19.- Một trình điều khiển tham chiếu vào đối tượng trình điều khiển trỏ đến chức I / O nó, ví dụ: open, read, write 20 a Device Object (Đối tượng thiết bị) 21.Một đối tượng thiết bị đại diện cho phiên thiết bị: 22.- Các đối tượng thiết bị liên kết danh sách ngồi đối tượng trình điều khiển 23.- Trình điều khiển tạo đối tượng thiết bị để đại diện cho giao diện với thiết bị logic, đó, đối tượng thường có tên hiển thị thư mục \Devices 24 - Đối tượng thiết bị trỏ trở lại đối tượng Trình điều khiển 25 a File Object (Đối tượng tệp) 26 Đại diện cho phiên mở thiết bị (các tệp ổ đĩa thiết bị ảo): 27.- Ứng dụng trình điều khiển "mở" thiết bị theo tên 28.- Tên phân tích cú pháp Trình quản lý đối tượng 29.- Khi mở thành cơng, trình quản lý đối tượng tạo đối tượng tệp để đại diện cho phiên mở thiết bị tệp xử lý bảng xử lý quy trình 30 31 10 | P a g e 46 47.Hình Kiểm sốt luồng cho hoạt động I / O 48 13 | P a g e a Fast I/O (Vào/ra nhanh) Fast I / O chế đặc biệt cho phép hệ thống I/O bỏ qua việc tạo IRP thay vào trực tiếp vào ngăn xếp trình điều khiển hệ thống tệp để hồn thành u cầu I / O Trình điều khiển ghi điểm vào I/O nhanh cách nhập chúng vào cấu trúc trỏ tới trỏ PFAST_IO_DISPATCH đối tượng trình điều khiển b Lệnh !Drvobj kernel debugger liệt kê quy trình I / O nhanh mà trình điều khiển đăng ký đối tượng trình điều khiển Tuy nhiên, thơng thường có trình điều khiển hệ thống tệp sử dụng cho quy trình I / O nhanh chóng Đầu sau hiển thị bảng I / O nhanh cho đối tượng trình điều khiển hệ thống tệp NTFS: c d e Hình Bảng I / O nhanh cho đối tượng trình điều khiển hệ thống tệp NTFS 14 | P a g e f Vào/ra tệp ánh xạ nhớ đệm tệp g I / O tệp ánh xạ đề cập đến khả xem tệp nằm đĩa Một chương trình truy cập tệp dạng mảng lớn mà không cần đệm liệu thực vào/ra đĩa Truy cập quản lý nhớ sử dụng chế phân trang để tải trang xác từ tệp đĩa I/O tệp ánh xạ có chế độ người dùng thông qua hàm Windows CreateFileMapping() MapViewOfFile() h Hệ thống tệp sử dụng trình quản lý đệm (cache manager) để ánh xạ liệu tệp nhớ ảo nhằm cung cấp thời gian phản hồi tốt cho chương trình liên kết I/O i j k Vào/ra tệp ánh xạ nhớ đệm tệp Windows hỗ trợ loại I / O hiệu suất cao đặc biệt này, có sẵn thông qua hàm Windows ReadFileScatter() WriteFileGather() Các hàm cho phép ứng dụng phát lần đọc ghi nhiều đệm yêu cầu I/O l Để sử dụng I / O phân tán / tập hợp, tệp phải mở cho I / O không lưu nhớ cache, đệm người dùng sử dụng phải phân trang I/O phải không đồng m n o Các gói yêu cầu vào/ra (I/O Request Packets- IRPs) Gói yêu cầu I / O (IRP) nơi hệ thống I / O lưu trữ thông tin cần thiết để xử lý yêu cầu I / O p q * Một IRP bao gồm: r - Đối tượng tệp mà I / O hướng tới s - Đặc điểm I / O (ví dụ: đồng bộ, khơng đệm) t - Byte offset u - Độ dài v - Vị trí đệm 15 | P a g e Trình quản lý I / O định vị trình điều khiển để cung cấp IRP cách làm theo liên kết: File Object -> Device Object -> Driver Object Hình cho thấy yêu cầu I / O mẫu thể mối quan hệ IRP đối tượng tệp, thiết bị trình điều khiển w x y.1 Ứng dụng ghi tệp vào máy in, chuyển xử lý cho đối tượng tệp z Trình quản lý I / O tạo IRP khởi tạo vị trí ngăn xếp (IRP stack location) aa ab Trình quản lý I / O sử dụng đối tượng trình điều khiển để định vị quy trình gửi WRITE gọi nó, chuyển IRP ac ad Hình Yêu cầu I/O (IRP) ae 16 | P a g e af Dữ liệu IRP ag * IRP bao gồm hai phần: ah am - Phần cố định (tiêu đề - header): + Loại kích thước yêu cầu aj + Yêu cầu Đồng hay không đồng ak + Con trỏ tới đệm cho I / O đệm al + Thông tin trạng thái (thay đổi theo tiến trình yêu cầu) - Một nhiều vị trí ngăn xếp: an + Function code ao + Các tham số cụ thể hàm ap + Con trỏ tới đối tượng tệp người gọi Trong hoạt động, IRP lưu trữ chuỗi hàng đợi Hệ thống I/O giải phóng IRP tồn đọng chuỗi chấm dứt aq ar Quản lí đệm IRP I/O đệm: Trình quản lý I / O phân bổ đệm có kích thước với đệm người gọi Đối với hoạt động ghi, trình quản lý I / O chép liệu đệm người gọi vào đệm cấp phát tạo IRP Đối với hoạt động đọc, trình quản lý I / O chép liệu từ đệm cấp phát vào đệm người dùng IRP hồn thành sau giải phóng đệm cấp phát as Direct I/O: Trình quản lý I / O lưu trữ mô tả nhớ dạng danh sách mô tả nhớ (MDL) Một MDL định nhớ vật lý chiếm đệm Các thiết bị thực truy cập nhớ trực tiếp (DMA) yêu cầu mô tả vật lý đệm, MDL đủ cho hoạt động thiết bị (Các thiết bị hỗ trợ DMA truyền liệu trực tiếp thiết bị nhớ máy tính mà khơng cần sử dụng CPU.) at Neither I/O: Trình quản lý I / O không thực quản lý đệm Thay vào đó, quản lý đệm trình điều khiển thiết bị định, chọn thực thủ cơng bước mà trình quản lý I / O thực với loại quản lý đệm khác au 17 | P a g e av III CÁC KỸ THUẬT ÁP DỤNG Kỹ thuật vùng đệm a Khái niệm mục đích vùng đệm Vùng đệm vùng nhớ trung gian dùng làm nơi lưu trữ thông tin tạm thời thao tác vào/ra b c Để thực thao tác vào/ra, hệ thống cần phải thực bước d - Kích hoạt thiết bị e - Chờ thiết bị đạt trạng thái định f - Chờ thao tác vào thực sau: Việc chờ đợi thiết bị đạt trạng thái thích hợp chiếm thời gian lớn tổng thời gian thực thao tác vào/ra Vì vậy, để đảm bảo tốc độ hoạt động chung toàn hệ thống, thao tác vào/ cần phải sử dụng vùng đệm nhằm mục đích: g h i lí j - Giảm số lượng thao tác vào/ra vật lí - Cho phép thực song song thao tác vào/ra với thao tác xử thông tin khác - Cho phép thực trước phép nhập liệu k l Phân loại vùng đệm Có nhiều phương pháp tổ chức vùng đệm khác nói chung chia chúng thành loại: m n o Vùng đệm trung chuyển: Tổ chức vùng nhớ: p Hệ thống tổ chức vùng nhớ riêng biệt: q - Vùng nhớ vào: Vùng nhớ vào dùng để nhập thông tin r - Vùng nhớ ra: Vùng nhớ để ghi thông tin 18 | P a g e s Tương ứng hệ thống có lệnh để đưa thơng tin vào lấy thông tin (read/write) t Cách thức hoạt động u Vùng đệm vào: Trong chương trình ứng dụng, sau khi mở file, thông tin chuyển đến vùng nhớ vào Khi gặp lệnh đọc(read) thông tin chuyển tới địa tương ứng nêu chương trình ứng dụng, giá trị lưu hai nơi nhớ Sau giá trị cuối vùng đệm lấy vùng đệm trở nên rỗng hệ thống tổ chức nhập thông tin vào thời điểm sớm Để giảm thời gian chờ đợi, hệ thống tổ chức nhiều vùng đệm vào, hết thông tin vùng đệm hệ thống chuyển sang vùng đệm v Vùng đệm ra: Đối với vùng đệm ra, thông tin xử lý tương tự theo trình tự ngược lại Lệnh ghi (write) khơng đưa trực tiếp thông tin thiết bị mà đưa vào vùng đệm Khi vùng đệm đầy hệ thống chuyển sang làm việc với vùng đệm đồng thời tổ chức đưa thông tin từ vùng đệm trước thiết bị w Ưu, nhược điểm x - Ưu điểm: y + Có hệ số song song cao, phổ dụng z + Cách thức tổ chức đơn giản aa - Nhược điểm: ab + Tốn nhớ ac + Kéo dài thời gian trao đổi thông tin ad ae af ag ah 19 | P a g e aj Vùng đệm xử lý ak Tổ chức vùng nhớ al Chỉ có vùng nhớ xử lý thông tin vào thông tin am Cách thức hoạt động an Thông tin vào xử lý vùng nhớ, thông tin không cần lưu trữ nhiều vị trí khác nhớ Trong trường hợp này, lệnh đọc xác định địa thông tin không cần cung cấp giá trị thông tin vùng đệm trung chuyển ao Ưu, nhược điểm ap - Ưu điểm: aq + Tiết kiệm không gian nhớ ar + Rút ngắn thời gian trao đổi thông tin nhớ as - Nhược điểm: at + Tốc độ giải phóng vùng đệm chậm au + Hệ số song song thấp av + Không phổ dụng aw + Phương pháp tổ chức vùng đệm phức tạp ax Vùng đệm vòng tròn ay Tổ chức nhớ az Tổ chức thành vùng đệm: bd ba - Vùng đệm để đưa thông tin vào bb - Vùng đệm để đưa thông tin bc - Vùng đệm để xử lí thơng tin Cách thức hoạt động be Trong cách tổ chức này: vùng đệm làm việc với vùng đệm: vùng đệm để đưa thông tin vào, vùng đệm để đưa thông tin ra, vùng đệm xử lý Sau khoảng thời gian định chức vùng đệm 20 | P a g e trao đổi vòng tròn cho Vùng đệm vào thành vùng đệm xử lý, vùng đệm xử lý thành vùng đệm ra, vùng đệm thành vùng đệm vào bf Loại vùng đệm gắn với file cụ thể gắn với toàn hệ thống bg Ưu nhược điểm bh - Ưu điểm: bi + Thời gian xử lý ngắn bj + Hiệu xử lý cao bk + Tránh việc phải thực tạo vùng đệm nhiều lần bl - Nhược điểm: bm + Lãng phí nhớ bn + Dễ xảy tranh chấp bo Xử lý lỗi: Bất kỳ thành phần hệ thống thực cơng việc cách khơng chuẩn.Khi hoạt động, thiết bị vào/ra phận bộc lộ thiếu sót rõ a Phương pháp chủ yếu áp dụng chống lỗi vào/ra giao trách nhiệm phát lỗi cho hệ thống người sử dụng Vì nguyên nhân sinh lỗi nhiều nên hệ thống phải thực linh hoạt phép kiểm tra thiết bị (sử dụng phần cứng phần mềm) Các công đoạn kiểm tra ý ngày từ giai đoạn thiết kế chế tạo thiết bị Khi phát lỗi, hệ thống cố gắng khắc phục thực lại nhiều lần thao tác vào/ra Nếu lỗi ổn định cố gắng khôi phục thông tin ban đầu, trường hợp khắc phục hệ thống báo lỗi cho người sử dụng tự giải b Để đảm bảo độ xác thơng tin lưu trữ, nhiều thiết bị tổ chức đọc lại thông tin sau ghi so sánh kết đọc với thông tin gốc so sánh tổng kiểm tra tính đọc với tổng kiểm tra tính theo thơng tin gốc Sau thực kiểm tra so sánh thiết bị điều khiển vào/ra c 21 | P a g e thông báo lỗi cho hệ thống hệ thống chịu trách nhiệm thực tác động tương ứng Ngoài ra, trước sau trao đổi vào/ra hệ thống có thao tác kiểm tra kênh vào/ra phân tích kết xem có đủ điều kiện truy nhập thiết bị hay chưa d Ngoài ra, mã sửa sai thường áp dụng giúp hệ thống khắc phục lỗi liệu thường gặp, đặc biệt thông tin lưu trữ dài hạn e f Kỹ thuật SPOOL Thông thường thiết bị vào/ra xem xét công cụ kỹ thuật để nhận chương trình kênh liệu, đồng thời nơi gửi mã trạng thái cho hệ thống phân tích Nhưng thực tế chương trình liệu hoạt động hồn tồn tương tự thiết bị vào có thực Như dùng tiến trình để mơ hoạt động vào/ra ngược lại, thiết bị coi tiến trình Trong nhiều trường hợp hệ thống mơ hoạt động vào/ra đường chương trình Các chương trình hoạt động song song tn thủ theo ngun tắc quản lí tiến trình a Trên phương diện lập trình thiết bị vào/ra trạm nhận yêu cầu từ chương trình thực trả mã trạng thái để hệ thống phân tích b Vậy dùng phần mềm mơ thiết bị vào/ra, thiết bị vào/ra coi tiến trình c Việc mơ thiết bị ngoại vi làm xuất thiết bị ảo Mỗi thiết bị ngoại vi cộng với chương trình mơ tương ứng tạo thiết bị hoàn toàn khác tay người sử dụng d e f Khái niệm kĩ thuật SPOOL Kỹ thuật SPOOL mô thiết bị phép khai thác chế độ thiết bị ảo cung cấp cho tiến trình có u cầu Các tiến trình gửi thơng tin thiết bị ảo giống thiết bị g 22 | P a g e thật vào thời điểm thích hợp, thơng tin từ thiết bị ảo chuyển sang thiết bị thật h i Ứng dụng kĩ thuật SPOOL: j - Mơ q trình điều khiển, quản lý thiết bị ngoại vi k - Kiểm tra hoạt động thiết bị chế tạo - Tạo hiệu ứng sử dụng song song thiết bị phép khai thác chế độ l - SPOOL sử dụng rộng rãi thay nhiều loại thiết bị khơng có khả sử dụng chung để nâng cao khả hoạt động song song tiến trình Ngồi thiết bị phụ thuộc tốc độ thông tin đầu vào, tiến trình nhận SPOOL thích hợp để đảm bảo hoạt động bình thường m n o Ví dụ việc sử dụng kĩ thuật SPOOL Máy in thiết bị hoạt động chế độ chuẩn Khi có nhiều tiến trình có nhu cầu sử dụng máy in hệ thống khơng thể cấp phát cho tất tiến trình có nhu cầu Vì máy in hoạt động Đối với trường hợp này, hệ thống mô máy in ảo cung cấp cho tiến trình máy in ảo Các tiến trình gửi thơng tin máy in ảo máy in thật Như vậy, tiến trình hoạt động song song mà không cần xếp hàng chờ đợi tài nguyên máy in p q 23 | P a g e IV CƠNG CỤ QUẢN LÍ THIẾT BỊ TRONG WINDOWS Driver Verifier Manager Trình xác minh trình điều khiển (Driver Verifier Manager), bao gồm số tùy chọn để kiểm tra tính đắn hoạt động liên quan đến I / O: a b c Hình Trình xác minh trình điều khiển d Special Pool (Lỗi hình xanh): Bộ nhớ trả để cấp phát nhớ trình điều khiển bị ràng buộc với vùng không hợp lệ để bắt đệm chạy tải chạy ngầm e Force IRQL checking (Buộc kiểm tra IRQL): Phát trình điều khiển truy cập nhớ phân trang hệ thống trạng thái chịu lỗi trang f Low Resource Simulation (Mô tài nguyên thấp): Việc cấp phát nhớ trình điều khiển khơng thành cơng ngẫu nhiên g Pool Tracking : Liên kết nhớ với trình điều khiển cấp phát để giúp xác định rị rỉ h I/O verification (Xác minh I / O): Đảm bảo lệnh I / O định dạng xử lý cách 24 | P a g e i DMA checking: Trình quản lý I / O cung cấp số chức mà trình điều khiển sử dụng để lập lịch điều khiển hoạt động DMA tùy chọn cho phép kiểm tra việc sử dụng chức đệm mà trình quản lý I / O cung cấp cho hoạt động DMA Device Manager Trình quản lý thiết bị Control Panel applet hệ điều hành Microsoft Windows Nó cho phép người sử dụng xem quản lý phần cứng gắn kết vào máy tính Khi phận phần cứng khơng làm việc phần cứng bị lỗi tương ứng làm bật để người sử dụng dễ dàng phát xử lý Danh sách phần cứng xếp theo nhiều kiểu khác a Mở cửa sổ Device Manager qua Run: Windows + R mở cửa sổ Nhập devmgmt.msc hộp Run nhấn OK b c d e Với thiết bị, người sử dụng có thể: f - Cập nhật trình điều khiển cho phần cứng g - Hoạt hóa vơ hiệu hóa thiết bị h - Báo cáo hệ điều hành để bỏ qua thiết bị trục trặc i - Hiển thị thông tin kĩ thuật khác j 25 | P a g e k l Hình Trình quản lí thiết bị (Device manager) V KẾT LUẬN a Windows sử dụng I / O có đệm cho lần truyền tương tác nhỏ cải thiện việc sử dụng nhớ vật lý tổng thể, trình quản lý nhớ khơng cần khóa tồn trang vật lý cho lần truyền, trình điều khiển yêu cầu I / O trực tiếp Nói chung, trình điều khiển video, bàn phím, chuột, cổng nối tiếp song song yêu cầu I / O đệm b Trình điều khiển cho thiết bị truyền lượng lớn liệu lúc nên sử dụng I / O trực tiếp cho lần truyền Sử dụng I / O trực tiếp để truyền tải lớn cải thiện hiệu suất trình điều khiển, cách giảm chi phí ngắt cách loại bỏ cấp phát nhớ hoạt động chép vốn có I / O có đệm Nói chung, trình điều khiển thiết bị lưu trữ khối lượng lớn ổ cứng yêu cầu I / O trực tiếp cho yêu cầu truyền, sử dụng truy cập nhớ trực tiếp (DMA) c Windows sử dụng kĩ thuật SPOOL Trình điều khiển thiết bị hỗ trợ kĩ thuật máy in 26 | P a g e VI TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Microsoft Windows Internals, Fourth Edition: Microsoft Windows Server 2003, Windows XP, and Windows 2000 a b [2] Nguyễn Thanh Hải, Giáo trình Nguyên lý hệ điều hành, 2016 [3] Abraham Silberschatz, Galvin, Gagne, Operating System Concepts 8th edition c d [4] docs.microsoft.com e f PHỤ LỤC g Danh mục hình vẽ Hình Các thành phần hệ thống I/O Windows h i Hình Giao diện hệ thống I/O Windows k Tr.6 l j Hình Kiểm soát luồng cho hoạt động I / O m Tr.13 Hình Bảng I / O nhanh cho đối tượng trình điều khiển hệ thống tệp NTFS n p Hình Yêu cầu I/O (IRP) q Hình Trình xác minh trình điều khiển r Hình Trình quản lí thiết bị (Device manager) o Tr.14 s t u Tr.25 v 27 | P a g e ... thiếu thiết bị ngoại vi Mục tiêu báo cáo thực nghiệm: - Trình bày, minh họa phương thức công cụ quản lý thiết bị ngoại vi HĐH Windows - Liên hệ so sánh với nguyên lý quản lý thiết bị ngoại vi học... bảo nguyên tắc này, thiết bị không gắn trực tiếp vào CPU mà gắn với thiết bị đặc biệt – thiết bị quản lý Một thiết bị quản lý kết nối với nhiều thiết bị vào/ra Thiết bị quản lý đóng vai trị máy... trì thiết bị vật lý ảo Nó thuật ngữ rộng bao gồm cơng cụ quy trình quản trị khác để bảo trì trì máy tính, mạng, thiết bị di động thiết bị ảo Yêu cầu quản lí thiết bị Chức thiết bị ngoại vi đảm