MÔN NHẬP môn hệ điều HÀNH báo cáo CUỐI kì môn NHẬP môn hệ điều HÀNH

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÁO CÁO CUỐI KÌ MƠN NHẬP MƠN HỆ ĐIỀU HÀNH BÁO CÁO CUỐI KÌ MƠN NHẬP MƠN HỆ ĐIỀU HÀNH Người hướng dẫn: Trần Trung Tín Người thực hiện: Đồn Phương Nam - 52000895 Lớp : 20050261 Khoá : 24 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2021 TỔNG LIÊN ĐỒN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA CÔNG NGHỆ THƠNG TIN BÁO CÁO CUỐI KÌ MƠN NHẬP MƠN HỆ ĐIỀU HÀNH BÁO CÁO CUỐI KÌ MƠN NHẬP MÔN HỆ ĐIỀU HÀNH Người hướng dẫn: Trần Trung Tín Người thực hiện: Đồn Phương Nam - 52000895 Lớp : 20050261 Khố : 24 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2021 ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy Trần Trung Tín – Khoa Công nghệ thông tin hỗ trợ em việc hướng dẫn giúp em hoàn thành báo cáo ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… TP Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng năm 2021 Tác giả (Ký tên ghi rõ họ tên) iii BÁO CÁO ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TƠN ĐỨC THẮNG Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng hướng dẫn khoa học Thầy Trần Trung Tín – Khoa Cơng nghệ thơng tin Các nội dung nghiên cứu, kết đề tài trung thực chưa công bố hình thức trước Những số liệu bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá tác giả thu thập từ nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Ngoài ra, Báo cáo cuối kì cịn sử dụng số nhận xét, đánh số liệu tác giả khác, quan tổ chức khác có trích dẫn thích nguồn gốc Nếu phát có gian lận tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung Báo cáo Trường Đại học Tôn Đức Thắng không liên quan đến vi phạm tác quyền, quyền gây trình thực (nếu có) TP Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng năm 2021 Tác giả (Ký tên ghi rõ họ tên) Đoàn Phương Nam iv TÓM TẮT Hiện báo cáo em hồn thành gần đủ, em khơng làm tốn đồng hóa nên em thiếu câu tổng số câu mà thầy/cô giao cho em Với Chương gồm toán mà thầy giao bao gồm Bài toán định thời CPU,Bài tốn đồng hóa,Bài tốn Banker,Bài tốn phân trang,Bài toán thay trang toán cấp phát liên tục Ở Chương gồm câu lý thuyết mà thầy định bao gồm nội dung Lý thuyết định thời CPU,Lý thuyết đồng bộ,Đĩa cứng tập tin Hiện em hoàn tất câu,nếu có sai sót mong thầy bỏ qua v MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iv MỤC LỤC v DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH VẼ vii CHƯƠNG – BÀI TOÁN 1.1 Bài toán định thời CPU 1.2 Bài tốn đồng hóa 1.3 Bài Toán Banker 1.4 Bài toán phân trang 1.5 Bài toán Thay trang 1.6 Bài toán cấp phát liên tục CHƯƠNG - LÝ THUYẾT 10 2.1 Lý thuyết định thời CPU 11 2.2 Lý thuyết đồng 12 2.3 Đĩa Cứng 14 2.4 Tập tin 15 TÀI LIỆU THAM KHẢO 17 vi DANH MỤC BẢNG VẼ Bảng 1.1 1Thông tin liệu toán Bảng 1.1 Biểu đồ Gantt với thuật toán lập lịch First – Come, First – Served Bảng 1.1 Biểu đồ Gantt với thuật toán lập lịch Shortest-Job-First Bảng 1.1 Biểu đồ Gantt với thuật tốn lập lịch với thơng tin nhin trước SJF Bảng 1.2 Bảng Bộ đọc – Bộ ghi Bảng 1.3 Thông tin cấp phát hệ thống Bảng 1.3 Ma Trận Need Bảng 1.3 Ma Trận Work Bảng 1.3 Ma Trận Need yêu cầu cấp thêm cho P1 .5 Bảng 1.3 Ma Trận Work yêu cầu cấp thêm cho P1 Bảng 1.5 Thuật toán thay trang LRU Bảng 1.6 Thuật toán Best fit vii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.2 Thuật tốn Peterson 13 Hình 2.4 Truy cập 15 Hình 2.4 Truy cập ngẫu nhiên 16 CHƯƠNG – BÀI TỐN Trong báo cáo này, tơi phân công thực tập sau: Bài tập nói Bài tốn định thời CPU Bài tập nói Bài tốn đồng Bài tập nói Bài tốn BANKER Bài tập nói Phân Trang Bài tập nói Thay Trang Bài tập nói Cấp phát liên tục 1.1 Bài toán định thời CPU 1.1.1 Cho liệu toán Arrival Time Burst Time P1 0.0 P2 0.4 P3 1.0 Process Bảng 1.1 1Thông tin liệu tốn a Thời gian quay vịng trung bình (average turnaround time) tiến trình với thuật toán lập lịch FCFS? Vẽ biểu đồ thời gian b Thời gian quay vòng trung bình tiến trình với thuật toán lập lịch SJF? Vẽ biểu đồ thời gian c Thuật tốn SJF cho có cải thiện hiệu suất, ý chọn chạy tiến trình P1 thời điểm khơng biết hai tiến trình ngắn sớm đến hàng đợi lập lịch Tính thời gian quay vịng trung bình CPU khơng hoạt động 1.0 đơn vị thời gian sau giải thuật lập lịch SJF sử dụng Hãy nhớ tiến trình P1 P2 chờ thời gian nhàn rỗi này, thời gian chờ chúng gia tăng Thuật tốn gọi lập lịch với thơng tin nhìn trước (future-knowledge scheduling) 1.1.2 Giải toán a.) Với thuật toán lập lịch FCFS ta có được: P1 P2 P3 18 Bảng 1.1 Biểu đồ Gantt với thuật toán lập lịch First – Come, First – Served Thời gian chờ P1 =0;P2 =5-0.4=4.6;P3 = 9-1 = Thời gian đợi trung bình: (0 + 4.6 + 8)/3 = 4.2 Thời gian quay trung bình: ( (5-0)+(9-0.4)+(18-1) )/3 = 10.2 b.) Với thuật tốn lập lịch SJF (non-preemptive) ta có được: P1 P2 0.4 P1 P3 4.4 18 Bảng 1.1 Biểu đồ Gantt với thuật toán lập lịch Shortest-Job-First Thời gian chờ P1 = 4.4 – 0.4 = 4;P2 = 0.4 – 0.4 = 0;P3 = 9-1 = Thời gian đợi trung bình: (4 + + 8)/3 = Thời gian quay trung bình: ( ((0.4 – 0)+ (9-0))+(4.4 – 0.4)+(18 -1) )/3 =10.13 c.) Với giải thuật lập lịch thơng tin nhìn trước ta có được: P3 P2 10 P1 14 Bảng 1.1 Biểu đồ Gantt với thuật toán lập lịch với thông tin nhin trước SJF Thời gian chờ P1 =14 – =14;P2=10 – 0.4=9.6;P3=1 -1 = 0; Thời gian đợi trung bình: (14 + 9.6 + )/3 = 7.86666 Thời gian quay trung bình: ((19–0) + (14–0.4) + (10–1))/3=13.8666 1.1.3 Tài liệu kham khảo [1] Sách giáo trình: Đinh thời CPU (mail TDTU) [2] Tài liệu kham khảo: Giải câu c 19 1.2 Bài tốn đồng hóa 1.2.1 Cho liệu toán Cho tham số toán Bộ đọc – Bộ ghi sau: ID Vai trò Thời điểm đến Thời gian thực thi W R R 4 W 5 R R 10 R 11 W 14 Bảng 1.2 Bảng Bộ đọc – Bộ ghi - Sử dụng biến thể 1: vẽ biểu đồ thời gian thứ tự thực thi tiến trình - Sử dụng biến thể 2: vẽ biểu đồ thời gian thứ tự thực thi tiến trình 1.2.2 Giải tốn 1.2.3 Tài liệu kham khảo 1.3 Bài Toán Banker 1.3.1 Cho liệu tốn Cho thơng tin cấp phát hệ thống sau: Allocation Max Available Process ABCD ABCD ABCD T0 0012 0012 1520 T1 1000 5495 T2 1354 2356 T3 0932 0952 T4 0015 0657 Bảng 1.3 Thông tin cấp phát hệ thống Áp dụng giải thuật Nhà băng để trả lời câu hỏi sau: a Giá trị phần tử ma trận Need? b Hệ thống có trạng thái an tồn khơng? c Tiểu trình T1 u cầu cần cấp thêm (0,4,9,0), hệ thống đáp ứng khơng? 1.3.2 Giải tốn a Ma Trận Need: Need = Max – Allocation Need Process A B C D T0 0 0 T1 4 T2 0 T3 0 T4 Bảng 1.3 Ma Trận Need 5 Process Work A B C D T0 T2 8 T3 17 11 T4 17 12 13 Không cấp phát tài nguyên T1 Bảng 1.3 Ma Trận Work b Hệ thống không tồn tài trạng thái an tồn c Tiểu trình T1 u cầu cần cấp thêm (0,4,9,0), hệ thống đáp ứng không? Giữ lại T0,T2,T3,T4 cập nhật T1 Allocation T1 : (1,4,9,0) Need Process A B C D T0 0 0 T1 0 T2 0 T3 0 T4 Bảng 1.3 Ma Trận Need yêu cầu cấp thêm cho P1 Process Work A B C D T0 T2 8 T3 17 11 T4 17 12 13 Không cấp phát tài nguyên T1 Bảng 1.3 Ma Trận Work yêu cầu cấp thêm cho P1 Khơng đáp ứng T1 thiếu tài nguyên chưa cấp phát Hệ thống khơng tồn thứ tự an tồn 1.3.3 Tài liệu kham khảo [1] Sách giáo trình: Thuật tốn banker (mail TDTU ) 1.4 Bài toán phân trang 1.4.1 Cho liệu toán Giả sử kích thước trang KB, số trang độ dịch cho tham chiếu địa sau (được cung cấp dạng số thập phân) gì? Giải thích a.) 21254 b.) 164295 1.4.2 Giải toán Cho kích thước trang 4KB -> 4096B 2n = 4096 => n = 12, số bit cần dung 12 bit Vì độ dịch 12 chữ số (từ phải qua trái) Số trang phần lại a 21254 Số nhị phân = 101001100000110 Số Trang = 101 = Độ dịch = 001100000110 = 774 Vậy Số Trang = 5; Độ dịch = 774 b 164295 Số nhị phân = 101000000111000111 Số Trang = 101000 = 40 Độ dịch = 000111000111 = 455 Vậy Số Trang = 5; Độ dịch = 455 Giải thích: B1: Tính số bít (n) B2: Đổi số thập phân -> số nhị phân B3: Chia đôi số nhị phân thành phần ( Số trang, độ dịch), với đô dịch n chữ số (từ phải qua), phần lại số trang B4: Số trang, độ dịch: đổi từ số nhị phân -> số thập phân 1.4.3 Tài liệu kham khảo [1] Sách giáo trình: Phân Trang (Mail TDTU) 1.5 Bài toán Thay trang 1.5.1 Cho liệu toán Xem xét chuỗi tham chiếu trang sau: 5,4,9,5,2,5,5,6,4,5,4,9,7,6,9,2,1,5,3,6 Có lỗi trang xảy thuật toán thay LRU, giả sử hệ thống có khung trang Hãy nhớ tất khung trang ban đầu trống, trang truy cập lần bị lỗi trang 1.5.2 Giải toán KT1 5 5 5 5 5 5 5 7 2 3 KT2 KT3 Lỗi x 4 x 9 x x x x 4 x x x x 9 x x x x x x Bảng 1.5 Thuật toán thay trang LRU Có 16 lỗi trang 1.5.3 Tài liệu kham khảo [1] Sách giáo trình : Thuật tốn LRU (Mail TDTU) 1.6 Bài toán cấp phát liên tục 1.6.1 Cho liệu toán Cho sáu phân vùng nhớ sẵn sàng gồm 154 MB (F1), 170 MB (F2), 49 MB (F3), 205MB (F4), 300 MB (F5) 185 MB (F6) (theo thứ tự) Thuật toán tối ưu (best fit) đặt tiến trình có kích thước 200 MB (P1), 15 MB (P2), 185 MB (P3), 75 MB(P4),175 MB (P5) 80 MB (P6) (theo thứ tự)? Cho biết yêu cầu cấp phát khơng thể đáp ứng (nếu có) Vẽ sơ đồ thể trình tự cấp phát Sinh viên thay thuật toán best-fit thành first-fit worst-fit Ghi rõ phần trình bày 1.6.2 Giải toán Best fit F1(154 MB) F2(170 MB) F3(49 MB) F4(205MB) F5(300 MB) P4(75MB) P6(80MB) P2(15MB) P1(200MB) P5(175MB) P3(185MB) Bảng 1.6 Thuật toán Best fit 200MB cấp phát vùng nhớ 205MB 15MB cấp phát vùng nhớ 49MB 185MB cấp phát vùng nhớ 185MB 75MB cấp phát vùng nhớ 154MB 175MB cấp phát vùng nhớ 300MB 80MB cấp phát vùng nhớ 170MB Thuật toán tối ưu đặt tiến trình theo thứ tự: P4,P6,P2,P1,P5,P3 Best fit: Chọn đoạn trống nhỏ đủ lớn để thỏa mãn nhu cầu 1.6.3 Tài liệu kham khảo [1] Sách giáo trình: Thuật tốn best fit ( Mail TDTU) F6(185 MB) 10 CHƯƠNG - LÝ THUYẾT Trong báo cáo này, phân công thực câu hỏi sau: Lý thuyết định thời CPU: Mơ tả lợi ích việc sử dụng đa xử lý không đồng hệ thống di động Lý thuyết đồng bộ: Tình trạng cạnh tranh (race condition) xuất nhiều hệ thống máy tính Hãy xem xét hệ thống đấu giá trực tuyến giá đấu cao thời cho mặt hàng phải trì Một người muốn đặt giá đấu cho mặt hàng gọi hàm bid(số tiền), hàm so sánh số tiền đặt giá đấu với giá đấu cao Nếu số tiền vượt giá đấu cao thời, giá đấu cao đặt thành số tiền Điều minh họa đây: void bid(double amount){ if (amount > highestBid) highestBid = amount; } Mơ tả làm tình trạng cạnh tranh xảy tình thực để ngăn chặn tình trạng cạnh tranh Đĩa Cứng: Đưa ba lý để sử dụng thiết bị nhớ ổn định (NVM) làm lưu trữ thứ cấp Tập tin: Cho ví dụ ứng dụng truy cập tập tin theo phương pháp sau: • Tuần tự • Ngẫu nhiên 11 2.1 Lý thuyết định thời CPU 2.1.1 Câu hỏi: Mơ tả lợi ích việc sử dụng đa xử lý không đồng hệ thống di động 2.1.2 Trả lời: Lợi ích việc sử dụng đa xử lý khơng đồng nhất: • Giải pháp đa xử lý khơng đồng khơng có giới hạn lõi cụm • Giải pháp đa xử lý khơng đồng quản lý với thay đổi quyền lực đặc tính hiệu suất tác vụ chạy • Tất nhiệm vụ chạy phân bổ lại cho lõi khác cụm khác nhiệm vụ chạy theo thay đổi hiệu suất yêu cầu lượng tác vụ • Tạo cho HMP1 đc cải thiện hiệu suất tiết kiệm lượng • Giải pháp đa xử lý khơng đồng mang lại linh hoạt hiệu cao cho hiệu suất sức mạnh cần thiết cho CPU di động • Hoạt động mạnh mẽ tất lõi chạy lúc trường hợp khối lượng công việc nặng HMP (Heterogeneous Multi-Processing) : Đa xử lý không đồng 12 2.2 Lý thuyết đồng 2.2.1 Câu hỏi: Tình trạng cạnh tranh (race condition) xuất nhiều hệ thống máy tính Hãy xem xét hệ thống đấu giá trực tuyến giá đấu cao thời cho mặt hàng phải trì Một người muốn đặt giá đấu cho mặt hàng gọi hàm bid(số tiền), hàm so sánh số tiền đặt giá đấu với giá đấu cao Nếu số tiền vượt giá đấu cao thời, giá đấu cao đặt thành số tiền Điều minh họa đây: void bid(double amount){ if (amount > highestBid) highestBid = amount; } Mơ tả làm tình trạng cạnh tranh xảy tình thực để ngăn chặn tình trạng cạnh tranh 2.2.2 Trả lời: • Điều kiện xãy cạch tranh (race condition) việc đấu giá online đấu giá mặt hang có giá tiền giá tiền so sánh với giá đấu cao thời điểm đó,kết khác biết tùy thuộc vào giá tiền đấu giá • Điều xãy việc đấu giá online tác động lên thao tác lên liệu ( giá tiền ) cập nhật thường xun để người đấu giá đấu giá xác mức giá định chọn • Các trường hợp xãy việc đấu giá : + Có nhiều người đấu giá mặt hàng làm cho việc đồng xãy tắc nghẽn việc cập nhật mức giá mặt hàng chở nên chậm + Khi người đấu giá mặt hàng nhiều lần người khác chưa đấu giá, xãy việc ưu tiên việc đấu giá để đồng giá tiền mặt hàng 13 • Giải pháp: Sử dụng thuật toán : Peterson Semaphore (ưu tiên) + Thuật toán Peterson: có biến turn flag turn: giá trị thể cho tiến trình mời vào đoạn mã nguy flag: báo hiệu tiến trình có nhu cầu thực thi đoạn mã nguy thời điểm xét hay khơng Hình 2.2 Thuật tốn Peterson +Thuật tốn Semaphore: Cơng cụ đồng mà khơng bị hạn chế bận chờ đợi dùng thao tác định kèm: wait() signal() Chúng ta thêm Bộ quan sát(Monitor) vào hệ thống đấu giá để cung cấp chế đồng hiệu tiện lợi Wait() – Tiến trình thực gọi bị tạm dừng có thực thi lệnh signal() Signal() – khởi chạy tiếp tục tiến trình bị tạm dừng Thuận lợi việc dùng thuật toán này: + Chỉ người hoạt động bên quan sát thời điểm định +Có thể tùy biến biến số điều kiện để tạm dừng hay khởi chạy lại tiến trình 14 2.3 Đĩa Cứng 2.3.1 Câu hỏi: Đưa ba lý để sử dụng thiết bị nhớ ổn định (NVM) làm lưu trữ thứ cấp 2.3.2 Trả lời: • Thiết bị nhớ ổn định ( gọi nhớ không bay ) loại nhớ máy tính có khả lưu giữ liệu lưu tắt nguồn • Thiết bị nhớ ổn định không yêu cầu liệu nhớ phải làm định kỳ • Thiết bị phổ biến phương tiện kĩ thuật số USB hay máy ảnh thường sử dụng để lưu trữ thứ cấp lưu trữ quán lâu dài 15 2.4 Tập tin 2.4.1 Câu hỏi: Cho ví dụ ứng dụng truy cập tập tin theo phương pháp sau: • Tuần tự • Ngẫu nhiên 2.4.2 Trả lời: Truy cập Tuần tự: TRUY CẬP TUẦN TỰ Hình 2.4 Truy cập • Có thể truy cập thông tin thứ tự lúc Cũng nhanh so với truy cập ngẫu nhiên • Nếu sở liệu lớn việc truy cập nhanh truy cập ngẫu nhiên 16 Truy cập ngẫu nhiên: TRUY CẬP NGẪU NHIÊN Hình 2.4 Truy cập ngẫu nhiên • Truy cập ngẫu nhiên tìm kiếm liệu cách dễ dàng RAM máy tính hoạt động truy cập ngẫu nhiên • Cơ sở liệu lớn truy cập nhanh sử dụng cấu trúc truy cập ngẫu nhiên • Truy cập ngẫu nhiên đưa liệu vào nơi có không gian, chúng hoạt động tốt việc sửa đổi nhanh chóng 17 TÀI LIỆU THAM KHẢO CHƯƠNG – LÝ THUYẾT Câu 1: Lý thuyết định thời CPU [1] Sách giáo trình Operating System Concepts-10th , mục 5.5 Muti-Processor Scheduling (Trang 220 - 226) phần 5.5.5 nhỏ (Trang 226) [2] Heterogeneous Multi-Processing Solution of Exynos Octa with ARM® big.LITTLE™ Technology Câu 2: Lý thuyết đồng [1] Sách giáo trình Operating System Concepts-10th ,mục 6.3 (trang 262 – 265) mục 6.6 (trang 272 – 276) Câu 3: Đĩa Cứng [1] Sách giáo trình Operating System Concepts-10th , mục 11.1.2 (trang 452) [2] en.wikipedia.org/wiki/Non-volatile_memory [3] https://www.techopedia.com/definition/2793/non-volatile-memory-nvm Câu 4: Tập tin [1] Sách giáo trình Operating System Concepts-10th ,Mục 13.2 ( trang 539 – 541), Mục 13.2.1 13.2.3 ( Trang 539) [2] en.wikipedia.org/wiki/Sequential_access [3]Hình ảnh : https://www.allaboutlean.com/fifo-lifo-etc/random-and- sequential-access/ [4] mimirbook.com/vi/523939182bf [5] https://www.tech21century.com/sequential-vs-random-access-drives/ ...BÁO CÁO CUỐI KÌ MƠN NHẬP MƠN HỆ ĐIỀU HÀNH BÁO CÁO CUỐI KÌ MƠN NHẬP MƠN HỆ ĐIỀU HÀNH Người hướng dẫn: Trần Trung Tín Người thực hiện: Đồn Phương Nam - 52000895 Lớp : 20050261 Khoá : 24 THÀNH... ra, Báo cáo cuối kì cịn sử dụng số nhận xét, đánh số liệu tác giả khác, quan tổ chức khác có trích dẫn thích nguồn gốc Nếu phát có gian lận tơi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm nội dung Báo cáo. .. MINH, NĂM 2021 ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy Trần Trung Tín – Khoa Cơng nghệ thơng tin hỗ trợ em việc hướng dẫn giúp em hoàn thành báo cáo ………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………